СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ КОНФЛИКТА ДОСТУПА К ЦЕНТРУ И РЕАЛИЗУЮЩАЯ СПОСОБ СИСТЕМА Российский патент 2014 года по МПК G06F11/14 G06F21/62 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и системам устранения конфликтов доступа, и может быть использовано при создании многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем с устройствами, объединяемыми оптическими средствами связи, для устранения конфликтов, возникающих при одновременном обращении нескольких устройств системы к одному или нескольким специальным устройствам - центрам, обеспечивающим бесконфликтный обмен сообщениями между устройствами системы. В частности, по крайней мере, одно устройство системы может быть связано с соответствующим только ему центром, обеспечивающим устранение конфликта доступа при одновременном обращении к этому устройству нескольких устройств.

Известен способ устранения конфликтов доступа, приведенный в принятом за прототип патенте РФ 2437146 "Устройство устранения конфликтов доступа". В этом патенте предложено устройство, устраняющее конфликт доступа с привлечением оптических средств, использующее для устранения конфликта способ децентрализованного приоритетного управления, который позволяет путем поразрядной передачи кодов приоритета участвующих в конфликте устройств выделить единственное устройство с наибольшим или наименьшим значением кода приоритета и предоставить только ему право передачи сигналов сообщения. Устройство, реализующее этот способ, имеется у каждого устройства системы, на входе в которое возможен конфликт доступа. Устройство содержит блок с ретрорефлектором, снабженный модулятором света, фотоприемником, светоделителем и узлом управления, переключающим состояние модулятора. Применение ретрорефлектора позволило существенно снизить потребление энергии в предложенном в патенте РФ 2437146 устройстве.

Недостаток этого способа состоит в том, что он довольно длительный, так как разрешает источникам конфликта передавать очередной разряд кода приоритета в ретрорефлектор приемника только после получения возвращенного ретрорефлектором предыдущего разряда. Процесс разрешения конфликта требуется повторять для каждого источника конфликта.

Задачи предлагаемого изобретения. Первая задача состоит в том, чтобы предложить использующий оптические средства способ, который повышает скорость устранения конфликтов доступа по сравнению со скоростью, достигнутой в прототипе.

Вторая задача состоит в том, чтобы предложить систему, реализующую способ, указанный в первой задаче.

Первая поставленная задача решается благодаря тому, что предлагаемый способ выполняет взаимодействие устройств (далее "объектов") с выделенным объектом - центром путем обмена между ними оптическими сигналами. При этом центр является инициатором разрешения возникающих конфликтов доступа к центру, причем конфликт разрешается не поочередно, как в прототипе, а одновременно для всех конфликтующих объектов системы.

Технический результат способа достигается тем, что способ устранения конфликта доступа к центру - устройству, обеспечивающему бесконфликтный обмен сообщениями (УБОС) используют УБОС, и нумерованные объекты, посылающие УБОС и получающие от него оптические сигналы по отдельному для каждого объекта беспроводному каналу на трех возможных частотах, причем сигнал первой частоты импульсный, используемый объектами для определения времени распространения сигнала от объекта до УБОС, сигнал второй частоты импульсный одной из четырех длительностей ν, ρ, σ, τ, связанных соотношением 3ν < σ < ρ < τ, посылаемый одновременно только одним из объектов, сигнал третьей частоты постоянный, посылаемый УБОС объектами и возвращаемый им УБОС с прерыванием на время получения УБОС сигнала второй частоты от объекта, при этом УБОС проводит отсчет времени, прерываемый и начинающийся заново при приходе сигнала второй частоты, или при достижении заранее заданного значения отсчета времени, причем в последнем случае УБОС прерывает возвращаемый объектам сигнал третьей частоты на время τ, а в ответ на это прерывание или такое же прерывание, а также прерывание на время ρ, инициированные одним из объектов, каждый объект посылает сигнал второй частоты длительностью ν с задержкой, исключающей наложение сигналов в УБОС, и один из объектов, получив от УБОС прерываемые сигналы третьей частоты, созданные УБОС из принимаемой им от всех объектов последовательности сигналов второй частоты, посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, получившие от УБОС в ответ прерванный на время σ сигнал третьей частоты, посылают УБОС свои информационные сообщения одинакового размера сигналами второй частоты длительности ν без наложения в УБОС и получают от УБОС это общее сообщение всех объектов.

Один из объектов посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, обнаружив прерывание УБОС сигнала третьей частоты на время σ, посылают УБОС сдвинутые во времени вспомогательные сообщения с указанием размера будущего информационного сообщения, его приоритета и номера источника сообщения, получают от УБОС все вспомогательные сообщения, после чего один из объектов посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, обнаружив прерывание УБОС сигнала третьей частоты на время σ, посылают УБОС сдвинутые во времени свои информационные сообщения указанного во вспомогательном сообщении размера. Посылаемые объектами сигналы длительностью σ, ρ, τ заменены на представляющие эти сигналы двоичные коды, отличные от кодов, используемых в сообщениях объектов. При получении от УБОС разрешения на передачу сигналов, объекты передают свое сообщение, предпочтительно начинающееся с порядкового номера или имени источника сигналов, при этом, если объект получает возвращенное ему УБОС сообщение неискаженным, то передача сообщения считается состоявшейся, иначе объекты продолжают действия, используя основной способ или его модификации.

По крайней мере, одному объекту выделен УБОС, связанный с ним электрическими линиями, передающими от УБОС к объекту электрические сигналы, полученные УБОС из оптических сигналов, при этом объект для передачи собственных сообщений посылает в УБОС электрические сигналы, превращаемые УБОС в оптические сигналы, при этом объект также запрещает посылку УБОС оптических сигналов третьей частоты длительности τ на время, достаточное для завершения объектом связи с обратившимися к нему объектами.

В начале прихода в УБОС сигнала третьей частоты или при прекращении прихода в УБОС сигнала второй частоты в течение интервала времени T_k(τ<T_k<T_m) УБОС прерывает возвращаемый объектам сигнал третьей частоты на время τ и после этого начинает отсчет интервала T_m.

Предлагаемый способ устранения конфликтов доступа предполагает наличие следующих возможностей у объектов и центра.

Каждый объект O_i может посылать на трех частотах ƒ₁, ƒ₂, ƒ₃ сигналы в центр по индивидуальному для объекта беспроводному оптическому каналу F_i. Сигналы, посылаемые в центр, обозначим как ƒ₁₁, ƒ₂₁, ƒ₃₁. Центр возвращает объектам по каналу F_i оптические сигналы, соответствующие сигналам, посылаемым в центр объектами. Обозначим их как - ƒ₁₂, ƒ₂₂, ƒ₃₂.

Сигналы ƒ₁₁ и ƒ₂₁ импульсные, принимающие одно из двух значений: 1 и 0. Если эти сигналы имеют значение 1, то объект посылает центру соответствующий импульс, при значении 0 импульс не посылается. Сигналы ƒ₃₁ непрерывные, имеют значение 1. Центр принимает каждый сигнал ƒ₂₁ и, если его значение 1, одновременно прерывает на время длительности сигнала ƒ₂₁ непрерывные сигналы ƒ₃₂, возвращаемые всем объектам. Такое прерывание назовем импульсным сигналом ƒ₃₂. В результате все объекты получат значение 1 сигнала ƒ₂₁.

Импульсные сигналы ƒ₂₁ и ƒ₃₂ могут иметь длительность ν, ρ, σ или τ. При этом выполняется условие 3ν<σ<ρ<τ. При необходимости будем сигналы сопровождать указанием их длительности, например τƒ₃₂, ρƒ₂₁. Длительность импульсного сигнала ƒ₁₁ не регламентируется.

Предполагается, что все объекты упорядочены.

Далее приведены основной способ устранения конфликта доступа и его модификации.

Основной способ устранения конфликта доступа состоит из следующих действий.

1. Каждый объект - источник заявки на разрешение конфликта доступа посылает центру импульсный сигнал ƒ₁₁. Центр возвращает этот сигнал каждому источнику заявки в виде сигнала ƒ₁₂. Объект с номером i измеряет интервал времени прохождения сигнала от объекта до центра T_i. Всем объектам известно T_max>T_i, i=1, …, n и каждый источник вычисляет задержку, равную t_i=T_max-T_i.

Если объект получит от центра сигнал, синхронизирующий посылку сигнала центру, и объект задержит передачу своего сигнала после поступления синхросигнала на t_i, то это обеспечит одновременный приход в центр сигналов, посылаемых всеми объектами. Используя свой порядковый номер, объекты могут вносить дополнительные задержки, обеспечивающие приход сообщений в центр без указанного наложения. Этим достигается возможность передавать сообщения со скоростью, не зависящей от расположения объектов.

2. Центр в произвольный момент начинает отсчет времени T. По достижении заданного критического интервала времени T=T_m центр посылает объектам сигнал τƒ₃₂.

Значение T_m выбирается не меньше удвоенного интервала времени прохождения сигнала от центра до самого удаленного от него объекта и дополнительно интервала времени nν, где n - максимально возможное количество объектов, которым может потребоваться доступ к центру.

Если во время отсчета интервала T центр получает импульсный сигнал ƒ₂₁ любой длительности, то он начинает новый отсчет T, начиная со значения 0.

3. Получив сигнал τƒ₃₂, объект, которому требуется передать заявку в центр, посылает центру импульс νƒ₂₁ с задержкой t_i+kν, где k - порядковый номер объекта. Посылая указанные сигналы, все n объектов создают единое сообщение S1 длительностью nν. содержащее импульсы νƒ₂₁ в количестве, равном количеству объектов. Свойства S1 вытекают из указанных в пункте 1 особенностей t_i.

При получении от объектов любого импульсного сигнала центр одновременно с получением каждого ν сообщения S1 ретранслирует его во все объекты, прерывая сигналы ƒ₃₂ (формируя импульсы νƒ₃₂) в соответствии с пришедшими импульсами νƒ₂₁. Этим создается сообщение S2.

Замечание к пункту 3: номер k может быть как порядковым номером в совокупности всех объектов, так и только тех объектов, которым по предварительному соглашению разрешено взаимодействовать с центром.

4. Объекты учитывают только сигналы νƒ₃₂ в S2 и создадут новую, в частности сокращенную, нумерацию своих заявок. Такое использование сигналов ƒ₂₁, ƒ₃₁ и ƒ₃₂ позволяет не запоминать S2 перед отправкой его объектам.

5. Один из объектов, по предварительному согласованию между ними (например, пославший сигнал νƒ₂₁ в центр с максимальной задержкой) посылает в центр сигнал σƒ₂₁. Центр, получив σƒ₂₁, посылает объектам импульс σƒ₃₂.

6. В ответ на импульс σƒ₃₂ объекты сигналами νƒ₂₁ посылают в центр свои сообщения S_i, одинаковой длительности, с временным сдвигом, соответствующим порядковому номеру заявки. Эти сообщения центр ретранслирует объектам, посылая им сигналы νƒ₃₂. В результате в центр поступит состоящее из этих заявок общее сообщение S3, длительность которого не зависит от расположения объектов. Сообщение S3 получат все объекты.

Способы кодирования сообщений. Для облегчения синхронизации сообщений объектам целесообразно все сообщения, кроме S1, кодировать следующим образом. Любой разряд сообщения передается в течение двух интервалов времени, каждый длительностью ν. Если значение разряда равно 1, то вначале в интервале времени ν передается сигнал νƒ₂₁, затем в следующем интервале ν он отсутствует. Для разряда 0 порядок последовательности меняется - вначале отсутствует сигнал νƒ₂₁.

Синхронизация S1 упрощается при выделении для каждого бита в S1 трех интервалов длительности ν: два интервала используются, как указано выше, т.е. в одном из двух интервалов длительности ν сигнал отсутствует, третий интервал - синхронизирующий и в нем при любом значении бита присутствует частота ƒ₂.

Модификации основного способа устранения конфликта доступа

A. Основной способ обеспечивает передачу объектами сообщений S3 равной длительности. Здесь приведены его изменения и дополнения, позволяющие объектам передавать сообщения различной длительности.

- Пункт 4 основного способа изменяется на следующий пункт 4a. Объекты учитывают только сигналы νƒ₃₂ в S2 и создают новую, возможно сокращенную нумерацию своих заявок. При этом каждый объект формирует сообщение C_i, в котором объект указывает размер будущего сообщения в битах, приоритет сообщения и номер источника сообщения. Такое использование сигналов ƒ₂₁, ƒ₃₁ и ƒ₃₂ позволяет не запоминать S2 перед отправкой его объектам. Обмен сообщениями должен выполняться с учетом приоритетов, а при их совпадении учитывается дополнительно номер источника заявки.

- Пункт 6 основного способа заменяется следующим пунктом 6а. В ответ на импульс σƒ₃₂ объекты сигналами νƒ₂₁ посылают в центр свои сообщения C_i одинаковой длительности, с временным сдвигом, соответствующим порядковому номеру заявки. Эти сообщения центр ретранслирует объектам, посылая им сигналы νƒ₃₂. В сообщении C_i объект указывает размер будущего сообщения S_i в битах и его источник.

Добавляются новые пункты 7 и 8.

- 7. Как и в пункте 5 основного способа один из объектов посылает центру сигнал σƒ₂₁, который центр возвращает всем объектам в виде σƒ₃₂.

- 8. В ответ на импульс σƒ₃₂ объекты посылают центру, используя νƒ₂₁, свои сообщения S_i, с временным сдвигом, соответствующим порядковому номеру заявки и учитывающему указанные в C_i размеры сообщений S_i. В результате в центр поступит состоящее из этих заявок общее сообщение S3, длительность которого не зависит от расположения объектов.

B. В основном и модифицированном способах сигналы длительностей ν и σ посылают объекты, но сигнал длительности τ посылает центр, и только центр может начать новый сеанс обмена сообщениями. Разрешим объектам также создавать сигнал длительности τ, что позволит им формировать длительный сеанс владения каналом. Для этого в сообщениях, которыми обмениваются объекты, содержится информация о том, какой из объектов должен послать сигнал длительности τ. В частности, таким объектом может быть объект, пославший последнее сообщение в сеансе. В своем сообщении объект посылает сигнал длительности τ, что разрешает начать новый сеанс обмена сообщениями без разрешения центра. Длительность такого процесса не ограничивается, и только при прекращении прихода сигналов от объектов вмешивается центр, который, обнаружив достижение интервалом T значения T_m, разрешает всем объектам новый сеанс использования канала. При этом должен быть обеспечен приход τƒ₂₁ от объекта до момента выдачи τƒ₃₂ центром.

C. Пусть требуется разрешить обмен сообщениями только той группе объектов, которой было разрешено обмениваться сообщениями по сигналу τ. Для этого используется импульсный сигнал ρƒ₂₁. Так как для длительностей сигналов справедливо σ<ρ<τ, то сигнал ρƒ₂₁ разрешит начать новый сеанс обмена только объектам из указанной группы.

Таким образом, имеется иерархия сигналов: сигнал длительности τ разрешает любым объектам начать новый сеанс обмена сообщениями; сигнал длительности ρ разрешает начать новый сеанс только объектам из указанной группы; сигнал длительности σ управляет внутренней организацией сеанса обмена в соответствии с пунктами 5, 6 основного способа и пунктами 5-8 его модификации A.

D. Вместо использования сигналов длительностей σ, ρ, τ объекты могут применить служебные коды, отличные от кодов, применяемых объектами в обычных сообщениях. В результате объекты будут обмениваться только сигналами длительности ν.

E. Пусть индивидуальный центр предоставлен конкретному объекту и связан с ним электрическими линиями. При этом способ устранения конфликта и его модификации позволяют устранить конфликт доступа к указанному объекту следующими действиями. Центр должен передавать объекту электрические сигналы, создав их из поступающих в центр оптических сигналов νƒ₂₁. При этом объект для передачи собственных сообщений обратившимся к нему объектам должен посылать в принадлежащий объекту центр электрические сигналы длительности ν, которые центр должен преобразовать в оптические сигналы νƒ₃₂. Объект должен также запретить посылку центром оптических сигналов τƒ₃₂ на время, необходимое объекту для завершения своего сеанса связи с обратившимся к нему объектами.

F. Желательно, чтобы центр мог прерывать сеанс, управляемый объектами. Для этого центр должен с помощью своего модулятора запретить на заданный интервал времени модуляцию сигналов ƒ₃₂. В ответ объекты прекратят сеанс и будут ожидать получения сигнала τƒ₃₂ от центра.

Если центр выделен конкретному объекту и с ним связан электрическими линиями (п.E), то указанные в п.F действия не требуют усложнения аппаратуры центра, т.к. могут быть выполнены объектом.

G. Основной способ устранения конфликта доступа и его модификации работают в предположении, что конфликт существует и способ начинает его устранять. Однако, взаимодействия объектов могут быть заранее спланированы так, чтобы уменьшить количество конфликтов или полностью их исключить. В этом случае целесообразно дополнить способ следующими действиями. При получении от центра сигнала, позволяющего начать передачу сигналов, объекты передают свое сообщение, которое предпочтительно начинать с передачи порядкового номера или имени источника сигналов. Если объект получает возвращенное ему центром сообщение неискаженным, то передача сообщения считается состоявшейся, иначе объекты продолжают действия, используя основной способ или его модификации.

H. В основном способе и тех его модификациях, где сигнал τƒ₃₂ формирует центр, ускоряется посылка этого сигнала при следующих действиях центра. В начале прихода в центр сигнала ƒ₃₁ или при прекращении прихода в центр сигнала ƒ₂₁ в течение интервала времени T_k(τ<T_k<T_m) центр посылает объектам сигнал τƒ₃₂ и только после этого начинает отсчет интервала T_m.

I. В основном способе и его модификациях можно заменить последовательную передачу объектом m сигналов сообщения параллельной передачей этих сигналов, добавив к передаче сигналов νƒ₂₁ сигналы νƒ₄₁, …, νƒ_m-1,1, соответственно частот ƒ₄, …, ƒ_m-1, которые центр ретранслирует объектам так же, как сигнал νƒ₂₁. Точно так передает свои сообщения и объект, электрически соединенный с собственным центром.

Вторая поставленная задача решается благодаря тому, что предлагаемая система содержит техническое устройство - центр (УБОС), действующий по изложенному выше способу и связанный оптическими каналами с устройствами связи с центром, которые содержатся в каждом связанном с центром объекте. Центров может быть более одного. Центр также может быть выделен конкретному объекту и с ним связан электрическими линиями.

Технический результат устройства достигается тем, что система устранения конфликта доступа к УБОС содержит УБОС и группу объектов, каждый из которых соединен с УБОС отдельным беспроводным оптическим каналом и содержит устройство связи с УБОС, причем УБОС содержит ретрорефлектор для возврата оптических сигналов объектам, управляемый электрическими сигналами модулятор оптических сигналов, разрешающий или запрещающий возврат сигнала третьей частоты объектам, элемент - логическое ИЛИ, выход которого соединен с модулятором, автогенератор электрических сигналов, выход которого соединен со входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента логическое ИЛИ, фотоприемник света, проходящего через модулятор и ретрорефлектор, выход которого подключен ко второму входу элемента логическое ИЛИ и к управляющему входу счетчика, устанавливающего показания счетчика в ноль и начинающего новый счет при появлении на входе сигнала от автогенератора, причем устройство связи с УБОС содержит узел передачи и приема оптических сигналов трех частот и таймер, включаемый и выключаемый соответственно при передаче и приеме устройством связи с УБОС сигнала первой частоты.

По крайней мере, одному объекту выделен УБОС, связанный с ним тремя электрическими линиями, при этом первая линия предназначена для передачи УБОС объекту электрических сигналов, созданных из поступающих в УБОС оптических сигналов, при этом вторая линия предназначена для передачи от объекта в УБОС электрических сигналов, преобразуемых модулятором УБОС в оптические сигналы, при этом третья линия предназначена для передачи объектом в УБОС электрического сигнала, запрещающего прерывание УБОС оптических сигналов третьей частоты на время, достаточное объекту для завершения своего сеанса связи с обратившимися к нему объектами.

Выход фотоприемника, создающего импульсный электрический сигнал при поступлении оптического сигнала третьей частоты, соединен с управляющим входом счетчика, устанавливающего показания счетчика в ноль.

Техническая сущность и принцип действия предложенной системы устранения конфликта доступа поясняется чертежами.

Фиг.1. Система устранения конфликта доступа.

Фиг.2. Блок 1 центра.

Фиг.3. Блок 2 центра.

Предлагаемая система показана на фиг. 1. Здесь показана группа объектов O₁, …, O_n, которые через имеющиеся в них устройства связи с центром направляют свет в блок 1(1) центра (3), содержащего также блок 2(2), и получают свет от блока 1. Обмен световыми сигналами происходит по указанным выше беспроводным каналам F₁, …, F_n. Каждый объект O_i обменивается с центром по каналу F_i сигналами на трех указанных в способе частотах ƒ₁, ƒ₂, ƒ₃ указанным выше способом с помощью указанного выше устройства связи центра и объекта.

Центров разрешения конфликтов доступа может быть несколько, и каждый из них будет взаимодействовать с соответствующей ему группой объектов. Так как очень часто интенсивные обмены сообщениями происходят в пределах небольших групп объектов, то такое разделение позволяет уменьшить количество конфликтов.

Помимо этого, как указано в модификации E способа устранения конфликта, по крайней мере, один объект может быть связан с соответствующим только ему центром. Объект соединяется с собственным центром тремя электрическими линиями, первая линия предназначена для передачи центром объекту электрических сигналов, созданных центром из поступающих в центр оптических сигналов νƒ₂₁; вторая линия предназначена для передачи от объекта в центр электрических сигналов длительности ν, преобразуемых центром в оптические сигналы νƒ₃₂; третья линия предназначена для запрета объектом посылки центром оптических сигналов τƒ₃₂ на время, достаточное объекту для завершения своего сеанса связи с обратившимся к нему объектом.

Центр содержит два блока. Первый блок центра показан на фиг. 2 и содержит ретрорефлектор, управляемый модулятор оптических сигналов и фотоприемник оптических сигналов, поступающих в блок от внешнего источника. Этот блок должен удовлетворять следующим требованиям.

1. Блок должен возвращать оптические сигналы в направлении, обратном направлению их прихода в ретрорефлектор.

2. Модулятор оптических сигналов под управлением электрических сигналов возвращает или не возвращает объектам поступающие в блок сигналы ƒ₃₁. Остальные сигналы свободно проходят через модулятор.

3. Часть энергии приходящего оптического сигнала поступает в фотоприемник, который при получении сигнала частоты ƒ₂ формирует электрический сигнал. Для реализации модификации H способа фотоприемник должен выдавать импульсный электрический сигнал при появлении сигнала ƒ₃₁.

Эти требования выполнимы при различных технических реализациях ретрорефлектора, например при использовании катафота, но здесь за основу взято устройство из патента US 6,154,299 (fig.6), развитое в дальнейших статьях авторов этого патента. Устройство использует ретрорефлектор типа "кошачий глаз". Оно обладает высоким быстродействием и проще реализуется, чем второй возможный вид ретрорефлектора - катафот.

Представленный на фиг. 2 первый блок центра удовлетворяет указанным требованиям. В этом блоке свет от источников света внешних устройств 4, содержащих источники и приемники света, поступает на линзу 5, которая пропускает свет через модулятор 6 на отражающее зеркало 7. Отраженный свет вновь проходит через модулятор, линзу и возвращается в приемник устройства 4. Модулятор, как указано в способе, переключается из состояния, проводящего свет частоты ƒ₃₂, в непроводящее состояние управляющим электрическим сигналом, поступающим с выхода усилителя 8, который формирует его из внешнего сигнала, поступающего по линии 9.

Зеркало 7 частично прозрачно для всех используемых источником частот света. Прошедший через зеркало свет принимает фотоприемник 10, реагирующий на сигнал частоты ƒ₂ и преобразующий его в электрический сигнал, который выдается из блока по линии 11. Для реализации модификации H фотоприемник должен также реагировать на появление сигнала частоты ƒ₃, формируя импульсный электрический сигнал, который выдается из блока по линии 12.

Второй блок центра показан на фиг. 3 и содержит три элемента: генератор непрерывных электрических сигналов 13, счетчик сигналов 14, поступающих от генератора 13, и элемент 15 - логическое ИЛИ. Счетчик 14 и генератор 13 в совокупности образуют таймер.

Любой импульсный сигнал, поступающий извне по линии 16 или 17 на элемент 15, поступает с его выхода на счетчик 14 и сбрасывает показания счетчика в ноль. При достижении показаниями счетчика заданного значения T_m счетчик выдает импульсный сигнал в линию 18 и сбрасывает свои показания в ноль.

Линия 11 блока 1 соединена с линией 16 блока 2, линия 12 блока 1 соединена с линией 20 блока 2, линия 9 блока 1 - с линией 18 блока 2. Изложенные выше блоки 1 и 2 и их соединение между собой позволяют реализовать все действия центра, требуемые от него предлагаемым способом взаимодействия объектов с центром для устранения конфликта доступа и его модификациями.

Так как от блока 2 не требуется высокая точность измерения отсчета интервала времени T_m, то цифровой блок 2 может быть заменен любым аналоговым устройством, которое измеряет интервал времени T_m и при его достижении выдает импульсный сигнал в линию 18 и начинает новый отсчет интервала T.

Для взаимодействия объекта с выделенным только ему центром используются следующие электрические линии. Для передачи объекту электрических сигналов, созданных центром из оптических сигналов νƒ₂₁, блок 1 центра использует линию 16. Для управления передачей центром оптических сигналов νƒ₃₂ применена электрическая линия 17, соединяющая блок 2 центра с объектом. Для остановки счетчика 14 объект использует электрическую линию 19.

При технической реализации модификации Н основного способа фотоприемник первого блока должен реагировать дополнительно на сигнал частоты ƒ₃ и при его появлении посылать импульсный электрический сигнал в счетчик по линии 12, соединенной с линией 20 блока 2. Счетчик при поступлении этого сигнала, а также при отсутствии сигнала на линии 16 в течение интервала времени T_k(τ<T_k<T_m) выдает сигнал длительности τ в узел 15 и только после этого начинает отсчет интервала времени T_m.

Устройство связи с центром является посредником между центром и объектом и превращает электрические сигналы объекта в направляемые в центр оптические сигналы частот ƒ₁, ƒ₂, ƒ₃. Устройство также превращает посылаемые из центра оптические сигналы частот ƒ₁, ƒ₂, ƒ₃ в посылаемые объекту соответствующие электрические сигналы.

Предпочтительно, чтобы устройство связи с центром, а не объект, содержало таймер, который запускается в момент посылки в центр сигнала частоты ƒ₁ и останавливается при возвращении этого сигнала ретрорефлектором центра. Полученное показание таймера используется объектом для определения интервала времени прохождения сигнала от объекта до центра.

Устройства связи должны быть так ориентированы, чтобы посылаемые в центр сигналы поступали в блок 1 центра, и возвращаемые центром сигналы принимались устройством связи. Для этого применимы три способа:

- устройство связи ориентируется так, чтобы сигналы поступили в блок 1 центра;

- между устройством связи и центром располагается дефлектор, отклоняющий сигналы устройства связи в направлении расположения центра;

- устройство связи посылает световые сигналы в широком угле раскрытия, обеспечивающем поступление сигналов из устройства связи в блок 1 центра без дополнительной ориентации устройства связи.

Предъявленные описание и чертежи представлены для иллюстрации. Без отклонения от сущности изобретения, которая ограничена только объемом прилагаемой формулы изобретения, могут быть сделаны различные изменения и модификации.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении скорости устранения конфликтов доступа. Способ устранения конфликта доступа к устройству, обеспечивающему бесконфликтный обмен сообщениями (УБОС), в котором используют УБОС и нумерованные объекты, посылающие УБОС и получающие от него оптические сигналы по отдельному для каждого объекта беспроводному каналу на трех возможных частотах, причем сигнал первой частоты импульсный, используемый объектами для определения времени распространения сигнала от объекта до УБОС, сигнал второй частоты импульсный одной из четырех длительностей ν, ρ, σ, τ, связанных соотношением 3ν<σ<ρ<τ, посылаемый одновременно только одним из объектов, сигнал третьей частоты постоянный, посылаемый УБОС объектами и возвращаемый им УБОС с прерыванием на время получения УБОС сигнала второй частоты от объекта, при этом УБОС проводит отсчет времени, прерываемый и начинающийся заново при приходе сигнала второй частоты, или при достижении заранее заданного значения отсчета времени. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ устранения конфликта доступа к устройству, обеспечивающему бесконфликтный обмен сообщениями (УБОС), характеризующийся тем, что используют УБОС и нумерованные объекты, посылающие УБОС и получающие от него оптические сигналы по отдельному для каждого объекта беспроводному каналу на трех возможных частотах, причем сигнал первой частоты импульсный, используемый объектами для определения времени распространения сигнала от объекта до УБОС, сигнал второй частоты импульсный одной из четырех длительностей ν, ρ, σ, τ, связанных соотношением 3ν<σ<ρ<τ, посылаемый одновременно только одним из объектов, сигнал третьей частоты постоянный, посылаемый УБОС объектами и возвращаемый им УБОС с прерыванием на время получения УБОС сигнала второй частоты от объекта, при этом УБОС проводит отсчет времени, прерываемый и начинающийся заново при приходе сигнала второй частоты, или при достижении заранее заданного значения отсчета времени, причем в последнем случае УБОС прерывает возвращаемый объектам сигнал третьей частоты на время τ, а в ответ на это прерывание или такое же прерывание, а также прерывание на время ρ, инициированные одним из объектов, каждый объект посылает сигнал второй частоты длительностью ν с задержкой, исключающей наложение сигналов в УБОС, и один из объектов, получив от УБОС прерываемые сигналы третьей частоты, созданные УБОС из принимаемой им от всех объектов последовательности сигналов второй частоты, посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, получившие от УБОС в ответ прерванный на время σ сигнал третьей частоты, посылают УБОС свои информационные сообщения одинакового размера сигналами второй частоты длительности ν без наложения в УБОС и получают от УБОС это общее сообщение всех объектов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что один из объектов посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, обнаружив прерывание УБОС сигнала третьей частоты на время σ, посылают УБОС сдвинутые во времени вспомогательные сообщения с указанием размера будущего информационного сообщения, его приоритета и номера источника сообщения, получают от УБОС все вспомогательные сообщения, после чего один из объектов посылает УБОС сигнал второй частоты длительности σ, и все объекты, обнаружив прерывание УБОС сигнала третьей частоты на время σ, посылают УБОС сдвинутые во времени свои информационные сообщения указанного во вспомогательном сообщении размера.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что посылаемые объектами сигналы длительностью σ, ρ, τ заменены на представляющие эти сигналы двоичные коды, отличные от кодов, используемых в сообщениях объектов.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при получении от УБОС разрешения на передачу сигналов, объекты передают свое сообщение, предпочтительно начинающееся с порядкового номера или имени источника сигналов, при этом, если объект получает возвращенное ему УБОС сообщение неискаженным, то передача сообщения считается состоявшейся, иначе объекты продолжают действия, используя основной способ или его модификации.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по крайней мере, одному объекту выделен УБОС, связанный с ним электрическими линиями, передающими от УБОС к объекту электрические сигналы, полученные УБОС из оптических сигналов, при этом объект для передачи собственных сообщений посылает в УБОС электрические сигналы, превращаемые УБОС в оптические сигналы, при этом объект также запрещает посылку УБОС оптических сигналов третьей частоты длительности τ на время, достаточное для завершения объектом связи с обратившимися к нему объектами.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в начале прихода в УБОС сигнала третьей частоты или при прекращении прихода в УБОС сигнала второй частоты в течение интервала времени T_k(τ<T_k<T_m) УБОС прерывает возвращаемый объектам сигнал третьей частоты на время τ и после этого начинает отсчет интервала T_m.

7. Система устранения конфликта доступа к УБОС, характеризующаяся тем, что содержит УБОС и группу объектов, каждый из которых соединен с УБОС отдельным беспроводным оптическим каналом и содержит устройство связи с УБОС, причем УБОС содержит ретрорефлектор для возврата оптических сигналов объектам, управляемый электрическими сигналами модулятор оптических сигналов, разрешающий или запрещающий возврат сигнала третьей частоты объектам, элемент - логическое ИЛИ, выход которого соединен с модулятором, автогенератор электрических сигналов, выход которого соединен со входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента логическое ИЛИ, фотоприемник света, проходящего через модулятор и ретрорефлектор, выход которого подключен ко второму входу элемента логическое ИЛИ и к управляющему входу счетчика, устанавливающего показания счетчика в ноль и начинающего новый счет при появлении на входе сигнала от автогенератора, причем устройство связи с УБОС содержит узел передачи и приема оптических сигналов трех частот и таймер, включаемый и выключаемый соответственно при передаче и приеме устройством связи с УБОС сигнала первой частоты.

8. Система по п.7, в которой, по крайней мере, одному объекту выделен УБОС, связанный с ним тремя электрическими линиями, при этом первая линия предназначена для передачи УБОС объекту электрических сигналов, созданных из поступающих в УБОС оптических сигналов, при этом вторая линия предназначена для передачи от объекта в УБОС электрических сигналов, преобразуемых модулятором УБОС в оптические сигналы, при этом третья линия предназначена для передачи объектом в УБОС электрического сигнала, запрещающего прерывание УБОС оптических сигналов третьей частоты на время, достаточное объекту для завершения своего сеанса связи с обратившимися к нему объектами.

9. Система по п.8, в которой выход фотоприемника, создающего импульсный электрический сигнал при поступлении оптического сигнала третьей частоты, соединен с управляющим входом счетчика, устанавливающего показания счетчика в ноль.