УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ ДАННЫХ ПО РАДИОКАНАЛУ Российский патент 2000 года по МПК H04L7/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области передачи дискретных сообщений. Предлагаемое устройство может быть использовано для повышения эффективности использования пропускной способности линий и сетей радиосвязи, в частности линий и сетей спутниковой связи при использовании на данных линиях комплекса технических средств передачи данных (КТС ПД).

Известно устройство для управления передачей данных по радиоканалу (а.с. СССР N 1319298, H 04 L 7/00 от 23.06.87 г., бюл. N 23), которое содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И, счетчик, блок сравнения, триггер цикла передачи, триггер разрешения передачи, генератор случайных чисел, два формирователя импульсов, элемент ИЛИ, синхронизатор, два элемента задержки.

Недостатком данного устройства для управления передачей данных по радиоканалу является низкая скорость передачи информации.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому устройству по технической сущности является устройство для управления передачей данных по радиоканалу (а. с. СССР N 1162058 H 04 L 7/00 от 15.06.85 г., бюл. N 22). Устройство-прототип содержит первый и второй элементы И, первый и второй триггеры, названные триггерами цикла передачи и разрешения передачи, счетчик (СЧ), блок сравнения (БС), генератор случайных чисел (ГСЧ), формирователь импульсов (ФИ), элемент ИЛИ, синхронизатор, элемент задержки (ЭЗ).

Внешний сигнал несущей поступает на первый вход устройства для управления передачей данных по радиоканалу, а далее на второй вход первого элемента И и параллельно на первый вход "установка в единицу" триггера цикла передачи, выход которого подключен параллельно к третьему входу первого элемента И и третьему входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом СЧ, второй выход которого соединен с первым входом БС, выход БС подключен к первому входу "установка в единицу" триггера разрешения передачи, выход которого соединен параллельно с входом ЭЗ, вторым входом элемента ИЛИ и является первым выходом устройства для управления передачей данных по радиоканалу. Выход ЭЗ подключен к четвертому входу первого элемента И, второй вход устройства для управления передачей данных по радиоканалу подключен параллельно к первому входу второго элемента И и входу "сброс в ноль" триггера разрешения передачи, выход второго элемента И подключен параллельно ко входу ФИ и входу ГСЧ, а его выход соединен со вторым входом БС, выход синхронизатора подключен параллельно к первому входу первого элемента И и второму входу второго элемента И, выход ФИ соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом устройства, а первый выход СЧ соединен со входом "сброс в ноль" триггера цикла передачи.

Такое построение устройства передачи данных по радиоканалу позволяет повысить скорость передачи информации и степень (коэффициент) использования пропускной способности радиоканала путем снижения вероятности одновременного включения абонентов на передачу.

Недостатками данного устройства для управления передачей данных по радиоканалу является то, что оно не производит оценку статистических данных о состоянии радиоканала и на ее основе не управляет режимами работы КТС ПД, следствием чего является недостаточно высокий коэффициент использования пропускной способности радиолиний и высокая вероятность невыполнения требований по времени доставки сообщений и возникновению конфликтных ситуаций.

Задачей изобретения является разработка устройства для управления передачей данных по радиоканалу, обеспечивающего достижение технического результата, заключающегося в повышении коэффициента использования пропускной способности линий и сетей радиосвязи при использовании на них КТС ПД за счет обеспечения оценки статистических данных о состоянии радиоканала, обеспечения многостанционного доступа абонентов к радиоканалу, обеспечения предотвращения конфликтных ситуаций и обеспечения возможности управления режимами функционирования КТС ПД.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для управления передачей данных по радиоканалу, содержащее первый счетчик (СЧ), первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, второй элементы И, первый триггер, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, второй триггер, первый элемент задержки (ЭЗ), первый блок сравнения (БС), первый выход которого соединен с входом "установка в единицу" второго триггера, дополнительно введены генератор тактовых импульсов (ГТИ), таймер, второй и третий счетчики (СЧ), первый, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти (ОП), второй и третий блоки сравнения (БС), делитель, первый и второй арифметико-логические (АЛ) блоки, распределитель импульсов (РИ), блок репрограмируемой постоянной памяти (РПП), пороговый элемент (ПЭ), второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки (ЭЗ), электронный ключ (ЭК), а также первый и второй сумматоры.

Вход ПЭ является управляющим входом устройства для управления передачей данных по радиоканалу, а выход ПЭ соединен с первым входом первого элемента И. Выход первого элемента И подключен к счетному входу первого СЧ и входу "запуск" ГТИ, выход которого подключен к входу РИ и второму входу второго элемента И. Выход второго элемента И соединен со входом "запуск" таймера, выход которого соединен с входом "запись" первого блока ОП, входом первого ЭЗ, входами "сброс в ноль" первого и второго триггеров, входом "остановка" таймера и управляющим входом ЭК. Выход первого ЭЗ соединен со входом "сброс в ноль" первого СЧ. Выход первого СЧ соединен с информационным входом ЭК, выход которого соединен с входом "данные" первого блока ОП и первым информационным входом второго АЛ блока. Выход второго АЛ блока соединен с первым информационным входом делителя, выход которого соединен с первым входом второго БС. Первый выход второго БС соединен со вторым выходом первого БС, счетным входом второго СЧ, входом "чтение" первого блока ОП, выход "данные" которого соединен со вторым входом второго сумматора. Второй выход второго БС соединен с первым выходом первого БС, входом "сброс в ноль" первого блока ОП, входами "установка в единицу" первого и второго триггеров, входом "остановка" ГТИ, входами "чтение" второго, третьего и четвертого блоков ОП, входами второго и третьего ЭЗ, входом "сброс в ноль" третьего СЧ. Выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И. Первый выход РИ соединен с управляющим входом второго АЛ блока, второй выход РИ подключен к управляющему входу делителя, третий выход РИ соединен с управляющим входом первого АЛ блока, а четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы РИ соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока РПП. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы "данные" блока РПП соединены соответственно со вторым информационным входом делителя, со вторым информационным входом второго АЛ блока, со вторым входом первого БС, со вторым входом второго БС, со вторым входом третьего БС и входом "данные" третьего блока ОП, со вторым входом первого сумматора. Выход второго СЧ соединен со вторым входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с первым информационным входом первого АЛ блока и входом "данные" четвертого блока ОП. Выход первого АЛ блока соединен с первым входом первого БС. Выход первого сумматора соединен со вторым информационным входом первого АЛ блока, первым входом третьего БС и входом "данные" второго блока ОП. Первый выход третьего БС соединен с входом "запись" второго блока ОП, второй выход третьего БС соединен со счетным входом третьего СЧ, входом "сброс в ноль" второго блока ОП и входом "запись" третьего блока ОП. Выход третьего СЧ соединен с первым входом второго сумматора и входом четвертого ЭЗ, выход которого соединен с входом "запись" четвертого блока ОП. Выход второго ЭЗ соединен с входом "сброс в ноль" третьего блока ОП. Выход третьего ЭЗ соединен с входом "сброс в ноль" четвертого блока ОП. Выход "данные" четвертого блока ОП соединен со входом пятого ЭЗ. Седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы блока РПП являются входами "данные" устройства. Выход пятого ЭЗ и выходы "данные" второго и третьего блоков ОП соединены между собой и являются управляющим выходом устройства.

Такое построение устройства для управления передачей данных по радиосигналу, в отличие от прототипа, позволяет за счет сбора и обработки статистических данных о состоянии радиоканала предотвращать конфликтные ситуации при многостанционном доступе к радиоканалу, управлять режимами функционирования КТС ПД, используемых на линиях радиосвязи, и за счет этого изменять среднюю скорость передачи информации в сети и как следствие повышать коэффициент использования пропускной способности линий и сети радиосвязи.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Устройство для управления передачей данных по радиоканалу, показанное на чертеже, содержит первый СЧ 3, второй СЧ 1, третий СЧ 22, первый элемент И 2, второй элемент И 13, первый блок ОП 4, второй блок ОП 23, третий блок ОП 24, четвертый блок ОП 27, первый АЛ блок 6, второй АЛ блок 10, первый БС 7, второй БС 12, третий БС 21, первый триггер 8, второй триггер 14, таймер 9, делитель 11, РИ 15, блок РПП 16, ГТИ 17, первый ЭЗ 18, второй ЭЗ 25, третий ЭЗ 26, четвертый ЭЗ 28, пятый ЭЗ 30, ПЭ 19, первый сумматор 5, второй сумматор 29, ЭК 20.

Вход ПЭ 19 является управляющим входом устройства для управления передачей данных по радиоканалу, а выход 19 соединен с первым входом первого элемента И 2. Выход первого элемента И 2 подключен к счетному входу первого СЧ 3 и входу "запуск" ГТИ 17, выход которого подключен к входу РИ 15 и второму входу второго элемента И 13. Выход второго элемента И 13 соединен со входом "запуск" таймера 9, выход которого соединен с входом "запись" первого блока ОП 4, входом первого ЭЗ 18, входами "сброс в ноль" первого 8 и второго 14 триггеров, входом "остановка" таймера 9 и управляющим входом ЭК 20. Выход первого ЭЗ 18 соединен со входом "сброс в ноль" первого СЧ 3. Выход первого СЧ 3 соединен с информационным входом ЭК 20, выход которого соединен с входом "данные" первого блока ОП 4 и первым информационным входом второго АЛ блока 10. Выход второго АЛ блока 10 соединен с первым информационным входом делителя 11, выход которого соединен с первым входом второго БС 12. Первый выход второго БС 12 соединен со вторым выходом первого БС 7, счетным входом второго СЧ 3, входом "чтение" первого блока ОП 4, выход "данные" которого соединен со вторым входом второго сумматора 29. Второй выход второго БС 12 соединен с первым выходом первого БС 7, входом "сброс в ноль" первого блока ОП 4, входами "установка в единицу" первого 8 и второго 14 триггеров, входом "остановка" ГТИ 17, входами "чтение" второго 23, третьего 24 и четвертого 27 блоков ОП, входами второго 25 и третьего 26 ЭЗ, входом "сброс в ноль" третьего СЧ 22. Выход второго триггера 14 соединен с первым входом второго элемента И 13. Первый выход РИ 15 соединен с управляющим входом второго АЛ блока 10, третий выход РИ 15 соединен с управляющим входом первого АЛ блока 6, второй выход РИ 15 подключен к управляющему входу делителя 11, а четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы РИ 15 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока РПП 16. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы "данные" блока РПП 16 соединены соответственно со вторым информационным входом делителя 11, со вторым информационным входом второго АЛ блока 10, со вторым входом первого БС 7, со вторым входом второго БС 12, со вторым входом третьего БС 21 и входом "данные" третьего блока ОП 24, со вторым входом первого сумматора 5. Выход второго СЧ 1 соединен со вторым входом первого сумматора 5, выход второго сумматора 29 соединен с первым информационным входом первого АЛ блока 6 и входом "данные" четвертого блока ОП 27. Выход первого АЛ блока 6 соединен с первым входом первого БС 7. Выход первого сумматора 5 соединен со вторым информационным входом первого АЛ блока 6, первым входом третьего БС 21 и входом "данные" второго блока ОП 23. Первый выход третьего БС 21 соединен с входом "запись" второго блока ОП 23, второй выход третьего БС 21 соединен со счетным входом третьего СЧ 22, входом "сброс в ноль" второго блока ОП 23 и входом "запись" третьего блока ОП 24. Выход третьего СЧ 22 соединен с первым входом второго сумматора 29 и входом четвертого ЭЗ 26, выход которого соединен с входом "запись" четвертого блока ОП 27. Выход второго ЭЗ 25 соединен с входом "сброс в ноль" третьего блока ОП 24. Выход третьего ЭЗ 26 соединен с входом "сброс в ноль" четвертого блока ОП 27. Выход "данные" четвертого блока ОП 27 соединен со входом пятого ЭЗ 30. Седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы блока РПП 16 являются входами "данные" устройства. Выход пятого ЭЗ 30 и выходы "данные" второго 23 и третьего 24 блоков ОП соединены между собой и являются управляющим выходом устройства для управления передачей данных по радиоканалу.

Все составные элементы предлагаемого устройства реализуются из конструктивно известных элементов.

Первый и второй элементы И 2, 13 идентичны и реализуются как описано в книгах Партин А.С., Борисов В.Г. Введение в цифровую технику. - М.: "Радио и связь". 1987, стр. 5-6, рис. 1, Папернов А.А. Логические основы цифровой вычислительной техники. М.: "Советское радио", 1972, стр. 62, рис. 6.

Первый триггер 8 и второй триггер 14 идентичны и реализуются как описано в книге Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю.Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. - М.: "Связь", 1979, стр. 36, рис. 2.2а.

Распределитель импульсов 15 предназначен для согласования по времени работы составных элементов устройства. Реализуется как описано в книге Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю.Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. - М. : "Связь", 1979, стр. 60-62, рис. 2.28-2.30.

Блок репрограммируемой постоянной памяти 16 предназначен для хранения ряда данных, записываемых в него от подсистемы автоматизированного управления ретранслятором связи и используемых в работе составных элементов устройства. Реализуется, как описано в книге Старос Ф.Г., Крайзмер Л.П. Полупроводниковые интегральные запоминающие устройства. - М.: "Энергия", 1973, стр. 98, рис. 5.16.

Таймер 9 предназначен для отсчета времени наблюдения за информационной нагрузкой в радиоканале. Реализуется аналогично описанному в книге Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. - М.: "Радио и связь", 1981, стр. 77-79.

Первый, второй и третий счетчики 1, 3 и 22 идентичны, предназначены для подсчета импульсов, поступающих на их счетных вход. Реализуются аналогично описанному в книге Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю.Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. - М.: "Связь", 1979, стр. 47-60, рис. 2.19.

Делитель 11 предназначен для выполнения операции деления двух значений сигналов, поступающих на его входы от соответствующих блоков устройства. Идентичен приведенному в книге Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений. - М.: "Связь", 1973, стр. 126-133, рис. 3.25.

Первый, второй и третий блоки сравнения 7, 12, 21 идентичны и предназначены для выполнения операции сравнения двух сигналов, поступающих на его входы. Реализуются как, например, описано в книге Сидоров В.И. Логические элементы. - Л.: ВАС, 1986, стр. 52, рис. 48.

Пороговый элемент 19 предназначен для выработки единичных импульсов при поступлении на его вход информационных сигналов. Реализуются как, например, описано в книге Сидоров В.И. Логические элементы. - Л.: ВАС, 1986, стр. 52, рис. 48.

Первый и второй арифметико-логические блоки 6 и 10 идентичны, предназначены для выполнения арифметических операций с сигналами, поступающими на его входы при наличии управляющего сигнала. Построены аналогично арифметико-логическим устройством, описанным в книгах Дроздов Е.А., Комарницкий В.А. , Пятибратов А. П. Электронно-вычислительные машины единой системы. - М.: "Машиностроение", 1981, стр. 158-170. Справочник по схемотехнике для радиолюбителей. Под ред. В.П.Боровского. - К.: Технiка, 1987, стр. 328-330.

Первый, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти 4, 23, 24, 27 идентичны, предназначены для записи, хранения и считывания данных, поступающих на его вход "данные" при наличии соответствующих управляющих сигналов на его соответствующих управляющих входах. Реализуются аналогично описанным в книге Мальцева Л.А., Фромберг Э.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. - М.: "Радио и связь", 1987, стр. 79-82, рис. 77.

Генератор тактовых импульсов 17 предназначен для генерации тактовых импульсов, обеспечивающих согласованное по времени функционирование элементов устройства. Реализуется как описано в книге Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю. Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. - М.: "Связь", 1979, стр. 72-76, рис. 3.14.

Сумматор 5 предназначен для выполнения операции суммирования значений двух сигналов, поступающих на его входы. Реализуется аналогично описанному в книге Справочник по схемотехнике для радиолюбителей. Под ред. В.П.Боровского. - К.: Технiка, 1987, стр. 327-328. Мальцева Л.А., Фромберг Э.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. - М.: "Радио и связь", 1987, стр. 53-54.

Сумматор 29 предназначен для выполнения операции вычитания значений двух сигналов, поступающих на его входы. Реализуется аналогично описанному в книге В. В. Климов. Импульсные ключи в цифровых устройствах. - М.: "Радио и связь", 1989, стр. 30-33, рис. 2.12.

Первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки 18, 25, 26, 28, 30 идентичны по построению, предназначены для реализации временной задержки поступающего на вход сигнала на определенное количество тактов работы устройства. Реализуется, как описано в книге Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю. Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. - М.: "Связь", 1979, стр. 67-70, рис. 3.3-3.7.

Электронный ключ 20 обеспечивает прохождение сигнала с его входа на его выход при наличии управляющего сигнала. Реализуется аналогично описанному в книге В. В. Климов. Импульсные ключи в цифровых устройствах. - М.: "Радио и связь", 1989, стр. 8-19, рис. 1.6.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Устройство для управления передачей данных по радиоканалу может использоваться для реализации алгоритма своевременного и аргументированного управления потоками сообщений (пакетов) с целью удовлетворения требований по времени их доставки и исключения конфликтных ситуаций (блокировок) при их передаче. В частности, оно может использоваться в сети спутниковой связи в условиях значительного изменения количества станций космической связи (СКС) S в сети и интенсивности входного потока сообщений (пакетов) Λ. При использовании комплекса технических средств передачи данных (КТС ПД) для обеспечения передачи данных (ПД) в сети спутниковой связи, каждая земная СКС обеспечивает передачу потока сообщений (пакетов), поступающих от подключенного к ней КТС ПД в течении k временных интервалов длительностью t_и каждый. Случайный выбор момента начала передачи из фиксированного количества возможных моментов начала передачи k будет малоэффективным, так как при большом количестве S и фиксированном k (S > k) вероятность возникновения конфликтов будет достаточно большой. Кроме того, информационная нагрузка в сети спутниковой связи является нестационарной и имеет случайный характер. Интенсивность входного потока сообщений в моменты максимальной нагрузки может превысить пропускную способность сети спутниковой связи. При этом ограничение информационной нагрузки в сети приведет к уменьшению объема передаваемых сообщений различной категории срочности и, как следствие, к ухудшению качества обслуживания абонентов сети различного приоритета. Поэтому требуется иметь такой алгоритм управления потоками сообщений (пакетов) в сети, при котором за счет постоянной и непрерывной оценки интенсивности информационной нагрузки Λ (входного потока сообщений), определения выполнения требований по обеспечению качества передачи сообщений (по времени их доставки T_дост) и по исключению конфликтных ситуаций (по величине вероятности возникновения конфликтных ситуаций P_к) определяется соответствующее условиям связи значение количества выходов КТС ПД на передачу k, которое транслируется через все СКС сети спутниковой связи на подключенные к ним КТС ПД, а в случае, когда значение параметра k превысит допустимое для данного КТС ПД значение, определяется значение интенсивности нагрузки Λ, при котором выполняются заданные требования по T_дост и P_к и полученное значение транслируется на КТС ПД.

Предлагаемое устройство для управления передачей данных по радиоканалу позволяет реализовать такой алгоритм. Оно может быть размещено на борту ретранслятора спутниковой связи (РС), находящегося на космической орбите.

Входы и выход заявляемого устройства подключаются к ретранслятору связи следующим образом:
- управляющий вход - к выходу демодулятора приемного тракта РС;
- управляющий выход - ко входу аппаратуры объединения каналов передающего тракта РС;
- входы "данные" - к выходам данных подсистемы автоматизированного управления РС (ПАУ РС).

В исходном состоянии (земные СКС не работают) первый СЧ 3 обнулен и на его счетный вход ничего не поступает. Таймер 9, РИ 15 и ГТИ 17 не запущены. Второй СЧ 1, третий СЧ 22 и блоки ОП 4, ОП 23, ОП 24, ОП 27 обнулены. В блок РПП 16 из подсистемы автоматизированного управления РС (ПАУ РС) через входы данных записываются значения параметров t_нч, T_пер, T_пердоп и P_к* _доп, k, k_доп, где:
- t_нч - интервал нечувствительности, равный сумме времени переключения земной станции с приема на передачу, распространения сигналов по радиоканалу и времени анализа занятости каналов;
- T_пер - время передачи сообщения;
- T_пердоп - допустимое время доставки сообщения (пакета) в сети;
- P_к*_доп - допустимая вероятность возникновения конфликтов;
- k - начальное значение количества выходов КТС ПД на передачу, определяемое из ТТД применяемых КТС ПД;
- k_доп - предельное значение параметра k, также определяемое из ТТД применяемых КТС ПД.

Значения этих параметров в процессе работы обновляются из ПАУ РС. Первый и второй триггеры 8 и 14 находятся в состоянии логической единицы, вследствие чего счетный вход СЧ 3 и управляющий вход "запуск" ГТИ 17 оказываются подключенными к управляющему входу устройства для управления передачей данных по радиоканалу через первый элемент И 2 и ПЭ 19. Второй управляющий вход таймера 9 оказывается подключенным к выходу ГТИ 17 через второй элемент И 13. При передаче земными СКС информации их сигналы поступают в приемный тракт РС, с выхода демодулятора которого они поступают на управляющий вход устройства для управления передачей данных по радиоканалу и далее на вход ПЭ 19. Будем считать, что за некоторый интервал наблюдения Δt на РС поступают сигналы от S земных СКС. При превышении уровнем сигнала определенного порогового значения, соответствующего уровню сигнала, минимально необходимому для приема с требуемым качеством, на выходе ПЭ 19 появляется уровень логической единицы. Таким образом ПЭ 19 преобразует последовательность поступающих на его вход сигналов в последовательность логических единиц и нулей (двоичную последовательность). Эта последовательность проходит через первый элемент И 2 и поступает одновременно на счетный вход первого СЧ 3 и управляющий вход "запуск" ГТИ 17. При этом первый единичный импульс запускает ГТИ 17. С выхода ГТИ 17 на вход РИ 15, а через второй элемент И 13 на второй управляющий вход таймера 9 начинают поступать тактовые импульсы, обеспечивающие работу РИ 15, а первый из них запускает таймер 9. Выходы РИ 15 соединены соответственно с управляющими входами АЛ блоков 6 и 10, вторым входом делителя 11, первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока РПП 16. Подачей соответствующих импульсов со своих выходов РИ 15 согласует работу этих блоков. Первый СЧ 3 подсчитывает интенсивность поступления единичных импульсов, соответствующую интенсивности входного потока сообщений Λ. По истечении промежутка времени, равного времени наблюдения Δt, с выхода таймера 9 на вход ЭЗ 18, вход "запись" первого блока ОП 4, управляющий вход ЭК 20 поступает единичный сигнал, по которому с выхода первого СЧ 3 через ЭК 20 в первый блок ОП 4 записывается значение интенсивности водного потока сообщений Λ, после чего с выхода первого ЭЗ 18 задержанный на время записи в первый блок ОП 4 единичный сигнал поступает на вход "сброс в ноль" СЧ 3 и обнуляет его, а поступая на входы "сброс в ноль" триггеров 8 и 14, сбрасывает их в "ноль", чем обеспечивается подача с выходов триггеров 8 и 14 сигналов логического нуля на входы первого 2 и второго 13 элементов И, а тем самым отключение таймера 9 от ГТИ 17, первого СЧ 3 и ГТИ 17 от выхода ПЭ 19. Сигнал с выхода таймера 9, поступающий ан второй вход таймера 9, сбрасывает его в исходное состояние. Одновременно с этим значение Λ с выхода ЭК 20 поступает на первый информационный вход второго АЛ блока 10, на второй информационный вход которого со второго выхода "данные" блока РПП 16 поступает значение параметра t_нч. В АЛ блоке 10 осуществляется вычисление значения (1-P_к) в соответствии с формулой (Теоретические основы управления обменом информацией в АСУ. Под редакцией профессора Буренина Н.И. - Л.: ВАС, 1983, 104 с.):

где P_к - вероятность возникновения конфликтов в сети.

Затем полученное значение (1-P_к) поступает на первый информационный вход делителя 11, на второй информационный вход которого с первого выхода "данные" блока РПП 16 поступает значение T_пер. Результатом выполнения операции деления в делителе 16 является получение значения времени доставки сообщения T_дост в соответствии с формулой (Теоретические основы управления обменом информацией в АСУ. Под редакцией профессора Буренина Н.И. - Л.: ВАС, 1983, 104 с.):
T_дост = T_пер/(1-P_к).

Значение T_дост с выхода делителя 11 поступает на первый вход второго БС 12, на второй вход которого с четвертого выхода "данные" блока РПП 16 поступает значение T_{достдоп}. В результате сравнения данных значений в БС 12 возможны два исхода:
- либо T_дост ≤ T_{достдоп};
- либо T_дост > T_{достдоп}.

Если T_дост ≤ T_{достдоп}, то на втором выходе второго БС 12 появится сигнал логической единицы. Этим сигналом со второго выхода второго БС 12 осуществляется сброс первого блока ОП 4 в "ноль" через его вход "сброс в ноль", считывание информации из второго блока ОП 23, третьего блока ОП 23 и четвертого блока ОП 27 через их входы "считывание". Этот же сигнал со второго выхода второго БС 12 поступает на входы второго ЭЗ 25 и третьего ЭЗ 26. Задержанные на время считывания информации из блоков ОП 23, ОП 24 и ОП 27 сигналы с выхода ЭЗ 25 сбрасывают в "ноль" блок ОП 24, а с выхода ЭЗ 26 сбрасывают в "ноль" блок ОП 27 через их соответствующие входы "сброс в ноль". Сигналом со второго выхода второго БС 12 также обеспечивается подключение таймера 9 к ГТИ 17 через элемент И 13, а ГТИ 17 и первого СЧ 3 к управляющему входу устройства для управления передачей данных по радиоканалу через ПЭ 19 и элемент И 2 посредством установки двух триггеров 8 и 14 в состояние логической единицы подачей логической единицы на их входы "установка в единицу". После этого таймер 9 вновь начнет отсчитывать временной интервал наблюдения Δt, а первый СЧ 3 подсчитывать интенсивность входного потока сообщений Λ, так как это было описано выше.

Если T_дост > T_{достдоп}, то сигнал логической единицы появится на первом выходе БС 12. Он поступает на вход "чтение" первого блока ОП 4 и обеспечивает появление значения параметра Λ на выходе блока ОП 4 и соответственно на втором входе второго сумматора 29, на первый вход которого поступает нулевой сигнал с выхода первоначально обнуленного третьего СЧ 22. На выходе второго сумматора 22 появится значение параметра Λ, поступающее на вход "данные" четвертого блока ОП 27 и первый информационный вход АЛ блока 6. Одновременно с этим, сигнал с первого выхода БС 12 поступает на счетный вход второго СЧ 1. Сигнал с выхода СЧ 1 поступает на второй вход первого сумматора 5. На первый вход сумматора 5 поступает значение k с шестого выхода "данные" блока РПП 16. С выхода первого сумматора 5 значение k+1 поступает на первый вход третьего БС 21, на вход "данные" второго блока ОП 23 и на первый информационный вход первого АЛ блока 6. На второй вход третьего БС 21 и одновременно на вход "данные" третьего блока ОП 24 с пятого выхода "данные" блока РПП 16 поступает значение k_доп. В третьем БС 21 производится сравнение значений k+1 и k_доп. Если k+1 ≤ k_доп, то появляется единичный сигнал на первом выходе третьего БС 21, который поступает на вход "запись" второго блока ОП 23 и обеспечивает запись в него значения k+1, поступающего на вход "данные" ОП 23 с выхода первого сумматора 5.

В АЛ блоке 6 при поступлении на управляющий вход сигнала с третьего выхода РИ 15 осуществляется вычисление значения P_к ^* по формуле (Теоретические основы управления обменом информацией в АСУ. Под редакцией профессора Буренина Н.И. - Л.: ВАС, 1983, 104 с.):

Полученное значение P_к ^* с выхода АЛ блока 6 поступает на первый вход первого БС 7, на второй вход которого с третьего выхода "данные" блока РПП 16 поступает значение P_к*_доп. В результате сравнения возможны два исхода:
- либо P_к ^* > P_к*_доп;
- либо P_к ^* ≤ P_к*_доп.

Если P_к ^* > P_к*_доп, то со второго выхода первого БС 7 сигнал логической единицы поступает на счетный вход второго СЧ 1 и вход "чтение" первого блока ОП 4, под действием которого на первый вход второго сумматора 29 поступает значение Λ из блока ОП 4. Сигнал с выхода счетчика СЧ 1 поступает на второй вход первого сумматора 5, где значение параметра k увеличивается еще на 1. Новое значение k^* = k+2 с выхода первого сумматора 5 поступает на второй информационный вход АЛ блока 6, первый вход третьего БС 21 и вход "данные" второго блока ОП 23. В АЛ блоке 6 и БС 7 осуществляются описанные выше процедуры вычисления P_к ^* и сравнения его с P_к*_доп. Эта процедура вычисления k^* повторяется до тех пор, пока для полученного значения k^* не будет выполняться условие P_к ^* ≤ P_к*_доп или до тех пор когда будет выполняться условие k^* > k_доп.

Если P_к ^* ≤ P_к*_доп, а k^* < k_доп, то с первого выхода первого БС 7 сигнал логической единицы поступает на входы "чтение" блоков ОП 23, ОП 24 и ОП 27, что обеспечивает прохождение значения k^* с выхода "данные" второго блока ОП 23 на управляющий выход устройства для управления передачей данных по радиоканалу. С выходов "данные" блоков ОП 24 и ОП 27 информация не считывается, т.к. она в данные блоки не записывалась.

С первого выхода БС 7 сигнал логической единицы поступая на вход "сброс в ноль" СЧ 1 обнуляет его, а поступая через ЭЗ 25 и ЭЗ 26 на входы "сброс в ноль" блоков ОП 24 и ОП 27 обнуляет их. Этот же сигнал, поступая на управляющий вход "остановка" ГТИ 17, осуществляет его остановку, а поступая на входы "установка в единицу" триггеров 8 и 14, устанавливает их в единичное состояние, чем обеспечивается подключение ГТИ 17 и первого СЧ 3 к управляющему входу устройства для управления передачей данных по радиоканалу через элементы И 2 и ПЭ 19, а таймера 9 к ГТИ 17 через элемент И 13, в результате чего устройство переходит в исходное состояние. Значение k^* с выхода второго блока ОП 23 поступает в передающий тракт РС, а далее транслируется на все земные СКС для управления величиной k в КТС ПД.

Если P_к ^* > P_к*_доп, а k^* > k_доп, то на первом выходе третьего БС 21 появится единичный сигнал. Данный сигнал поступает на счетный вход третьего СЧ 22, на вход "запись" третьего блока ОП 24, чем обеспечивается запоминание в блоке ОП 24 значения k_доп, поступающего на вход "данные" блока ОП 24 с пятого выхода блока РПП 16. Этот же сигнал с первого выхода БС 23 поступая на вход "сброс в ноль" второго блока ОП 23 обеспечивает его обнуление. Сигнал с выхода третьего СЧ 22 поступает на первый вход второго сумматора 29, на второй вход которого с выхода первого блока ОП 4 поступает значение интенсивности входного потока сообщений Λ. Сумматор 29 обеспечивает выполнение операции вычитания, в результате чего на его выходе появится сигнал, соответствующий значению Λ^*= Λ-1. Данный сигнал поступает на вход "данные" четвертого блока ОП 27 и первый информационный вход АЛ блока 6. Сигнал с выхода СЧ 22, задержанный четвертым ЭЗ 28 на время вычисления в сумматоре 29 значения Λ^* поступает на вход "запись" четвертого блока ОП 27, чем обеспечивается запоминание в ОП 27 значения Λ^*. В АЛ блоке 6 и БС 7 осуществляются описанные выше процедуры вычисления P_к ^* и сравнения его с P_к*_доп. Эта процедура изменения Λ^* повторяется до тех пор, порка для значения k_доп не будет выполняться условие P_к ^* ≤ P_к*_доп.

Если P_к ^* ≤ P_к*_доп, а k^* > k_доп, то с первого выхода первого БС 7 сигнал логической единицы поступает на входы "чтение" блоков ОП 23, ОП 24 и ОП 27, что обеспечивает прохождение значения k_доп с выхода "данные" третьего блока ОП 24 на управляющий выход устройства для управления передачей данных по радиоканалу. С выхода "данные" блока ОП 23 информация не считывается, т.к. он находится в состоянии "ноль". Значение Λ^*, которое считывается с выхода "данные" четвертого блока ОП 27, поступает на вход пятого ЭЗ 30 и после задержки на время, равное времени считывания значения k_доп, с выхода "данные" третьего блока ОП 24 поступает на управляющий выход устройства для управления передачей данных по радиоканалу.

С первого выхода БС 7 сигнал логической единицы поступая на вход "сброс в ноль" СЧ 1 обнуляет его, а поступая через ЭЗ 25 и ЭЗ 26 на входы "сброс в ноль" блоков ОП 24 и ОП 27 обнуляет их. Этот же сигнал, поступая на управляющий вход "остановка" ГТИ 17, осуществляет его остановку, а поступая на входы "установка в единицу" триггеров 8 и 14, устанавливает и в единичное состояние, чем обеспечивается подключение ГТИ 17 и первого СЧ 3 к управляющему входу устройства для управления передачей данных по радиоканалу через элементы И 2 и ПЭ 19, а таймера 9 к ГТИ 17 через элемент И 13, в результате чего устройство переходит в исходное состояние. Значение k_доп с выхода третьего блока ОП 24 и значение Λ^* с выхода пятого ЭЗ 30 последовательно поступают в передающий тракт РС, а далее транслируется на все земные СКС для управления режимами функционирования (управления величиной k и величиной Λ ) КТС ПД.

Таким образом предлагаемое устройство для управления передачей данных по радиоканалу осуществляет управление работой КТС ПД в сети радиосвязи, что обеспечивает повышение скорости передачи информации и как следствие коэффициента использования пропускной способности линий и сети радиосвязи за счет оценки статистических данных о состоянии радиоканала и обеспечения многостанционного доступа абонентов к радиоканалу и предотвращения конфликтных ситуаций в сети.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области передачи дискретных сообщений. Предлагаемое устройство может быть использовано для повышения коэффициента использования пропускной способности линий и сетей радиосвязи, в частности линий и сетей спутниковой связи при использовании на данных линиях комплекса технических средств передачи данных (КТС ПД). Устройство для управления передачей данных по радиоканалу состоит из двух элементов И, двух триггеров, трех счетчиков, двух арифметико-логических блоков, четырех блоков оперативной памяти, таймера, делителя, трех блоков сравнения, генератора тактовых импульсов, распределителя импульсов, блока репрограммируемой постоянной памяти, порогового элемента, пяти элементов задержки, двух сумматоров, электронного ключа и имеет управляющие вход и выход, а также шесть входов данных. Такое построение устройства для управления передачей данных по радиоканалу, в отличие от прототипа, позволяет за счет сбора и обработки статистических данных о состоянии радиоканала предотвращать конфликтные ситуации при многостанционном доступе к радиоканалу, управлять режимами функционирования КТС ПД, используемых на линиях радиосвязи, и за счет этого изменять среднюю скорость передачи в сети и как следствие повышать коэффициент использования пропускной способности линий и сети радиосвязи, в чем и состоит технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения. 1 ил.

Устройство для управления передачей данных по радиоканалу, содержащее первый счетчик, первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, второй элемент И, первый триггер, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, второй триггер, первый элемент задержки, первый блок сравнения, первый выход которого соединен с входом "установка в единицу" второго триггера, отличающееся тем, что дополнительно введены генератор тактовых импульсов, таймер, второй и третий счетчики, первый, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти, второй и третий блоки сравнения, делитель, первый и второй арифметико-логические блоки, распределитель импульсов, блок репрограммируемой постоянной памяти, пороговый элемент, электронный ключ, первый и второй сумматоры, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки, причем вход порогового элемента является управляющим входом устройства, выход порогового элемента соединен с первым входом первого элемента И, выход первого элемента И подключен к входу "запуск" генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к входу распределителя импульсов и второму входу второго элемента И, выход которого соединен со входом "запуск" таймера, выход которого соединен с входом "запись" первого блока оперативной памяти, входом первого элемента задержки, входами "сброс в ноль" первого и второго триггеров, входом "остановка" таймера и управляющим входом электронного ключа, выход первого элемента задержки соединен со входом "сброс в ноль" первого счетчика, выход первого счетчика соединен с информационным входом электронного ключа, выход которого соединен с входом "данные" первого блока оперативной памяти и первым информационным входом второго арифметико-логического блока, выход которого соединен с первым информационным входом делителя, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, первый выход которого соединен со вторым выходом первого блока сравнения, счетным входом второго счетчика, входом "чтение" первого блока оперативной памяти, выход "данные" которого соединен со вторым входом второго сумматора, второй выход второго блока сравнения соединен с первым выходом первого блока сравнения, входом "сброс в ноль" первого блока оперативной памяти, входами "установка в единицу" первого и второго триггеров, входом "остановка" генератора тактовых импульсов, входами "чтение" второго, третьего и четвертого блоков оперативной памяти, входами второго и третьего элементов задержки, входами "сброс в ноль" второго и третьего счетчиков, выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, первый, второй и третий выходы распределителя импульсов подключены соответственно к управляющим входам второго арифметико-логического блока, делителя и первого арифметико-логического блока, а четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока репрограммируемой постоянной памяти, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы "данные" блока репрограммируемой постоянной памяти соединены соответственно со вторым информационным входом делителя, со вторым информационным входом второго арифметико-логического блока, со вторым входом первого блока сравнения, со вторым входом второго блока сравнения, со вторым входом третьего блока сравнения и входом "данные" третьего блока оперативной памяти, с первым входом первого сумматора, выход второго счетчика соединен со вторым входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с первым информационным входом первого арифметико-логического блока и входом "данные" четвертого блока оперативной памяти, выход первого арифметико-логического блока соединен с первым входом первого блока сравнения, выход первого сумматора соединен со вторым информационным входом первого арифметико-логического блока, первым входом третьего блока сравнения и входом "данные" второго блока оперативной памяти, первый выход третьего блока сравнения соединен с входом "запись" второго блока оперативной памяти, второй выход третьего блока сравнения соединен со счетным входом третьего счетчика, входом "сброс в ноль" второго блока оперативной памяти и входом "запись" третьего блока оперативной памяти, выход третьего счетчика соединен с первым входом второго сумматора и входом четвертого элемента задержки, выход которого соединен с входом "запись" четвертого блока оперативной памяти, выход второго элемента задержки соединен с входом "сброс в ноль" третьего блока оперативной памяти, выход третьего элемента задержки соединен с входом "сброс в ноль" четвертого блока оперативной памяти, выход "данные" четвертого блока оперативной памяти соединен со входом пятого элемента задержки, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы блока репрограммируемой постоянной памяти являются входами "данные" устройства, выход пятого элемента задержки и выходы "данные" второго и третьего блоков оперативной памяти соединены между собой и являются управляющим выходом устройства.