СПОСОБ ПООЧЕРЕДНОЙ ОДНОСТОРОННЕЙ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ РАЗОБЩЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИНФОРМАЦИИ В ОБЩЕЙ ЗОНАЛЬНОЙ СЕТИ СВЯЗИ С ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ВРЕМЕННЫХ ОКОН Российский патент 2016 года по МПК H04L12/00 

Изобретение относится к вещательным системам односторонней передачи информационных пакетов несколькими источниками сообщений в общей зональной сети связи, являющейся каналом коллективного пользования.

В вещательных системах прием сообщений реализован у значительного числа объектов-получателей, в то время как количество объектов-источников сообщений ограничено и эти объекты разобщены. С целью сокращения приемного оборудования у объектов-получателей целесообразно использование для всех разобщенных объектов-источников сообщений канала коллективного пользования.

Необходимым условием использования канала коллективного пользования является обеспечение поочередной передачи информации от тех объектов-источников, которые в данный момент имеют сообщения для передачи.

Известен способ обмена с временным разделением канала коллективного пользования ("Системы передачи данных и сети ЭВМ" М., "Мир", 1974, стр. 60). В известном способе передача информации в канале коллективного пользования от каждого источника сообщений разрешается в строго фиксированный для него интервал времени. К недостатку данного способа следует отнести неэффективное использование пропускной способности канала коллективного пользования, так как длительность временного окна для каждого источника сообщений не зависит от наличия у него информации для передачи, а также при наличии информации для передачи не зависит от длины передаваемого сообщения.

Известен способ передачи сообщений со случайным доступом абонентов к каналу коллективного пользования (Щербо В.К., Киричев В.М., Самойленко С.И. "Стандарты по локальным вычислительным сетям", М., "Радио и связь", 1990, стр. 88). Известный способ передачи сообщений заключается в том, что все источники сообщений используют канал коллективного пользования, на каждом источнике сообщений, имеющем данные для передачи, отслеживают состояние этого канала и при отсутствии передач от других объектов-источников, которое определяется наличием в канале несущей частоты, осуществляют процесс передачи. Если после начала передачи сообщение в канале сталкивается с сообщением, передаваемым другим источником, то каждый из этих объектов-источников выдает в канал коллективного пользования случайную комбинацию, опознаваемую как ложную информацию. Затем источник сообщения выжидает в течение определенного, динамически изменяемого случайным образом промежутка времени, прежде чем повторить попытку передачи. При повторном обнаружении столкновения осуществляется следующая попытка передачи сообщения, при этом время ожидания увеличивается, но также остается случайной величиной. Всего допускается до 16 таких попыток, после чего канал коллективного доступа бракуется. К недостаткам данного способа следует отнести то, что:

- определение занятости канала по наличию несущей частоты может быть использовано только для каналов с высокой помехозащищенностью;

- вместо выделения временных окон для источников сообщений используется алгоритм выхода из ситуации столкновения сообщений, в результате чего возникают случаи, приводящие к потерям информации и задержкам при ее передаче. Вероятность этих случаев тем выше, чем выше интенсивность передачи сообщений в канале коллективного пользования;

- использование в алгоритме выхода из ситуации столкновения времени ожидания, длительность которого определяется случайным образом, не обеспечивает быстрого разрешения конфликтной ситуации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ пакетного обмена в локальной сети (Патент RU 2136113, 1999 г.), который заключается в том, что объекты-источники сообщений синхронизируют (например, от СЕВ), а текущее время разбивают на сегменты равной длительности Тс и присваивают сегменты источникам сообщений. На каждом объекте-источнике сообщений определяют занятость канала на «своем» временном сегменте путем анализа несущей в течение этого интервала и при условии, что в течение «своего» интервала Тс не обнаружена передача информации от других объектов-источников, и при наличии информации для передачи ее передают пакетами одинаковой длины (Тп) синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как Тп=TcN, где N - количество объектов-источников сообщений в данной сети. К недостаткам данного способа следует отнести то, что:

- определение занятости канала по наличию несущей частоты может быть использовано только для каналов с высокой помехозащищенностью;

- ограничение по длине пакета передачи (Тп=TcN);

- необходимость синхронизации объектов-источников сообщений, что приводит к зависимости реализации способа от функционирования внешней системы (например, от СЕВ) и затруднено для разобщенных объектов.

Задачей изобретения является бесконфликтное использование зональной сети (канала коллективного пользования) с невысокой помехозащищенностью для односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации.

Поставленная задача решается способом поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи с экспоненциальным распределением временных окон, при котором бесконфликтное использование зональной сети, являющейся каналом коллективного пользования, для передачи сообщений разобщенными источниками обеспечивается за счет выявления занятости сети другим объектом-источником информации по приему из этой сети маркера, именуемого слово протокола обмена и предваряющего передачу каждого повтора сообщения по используемому методу помехоустойчивого кодирования, определения времени занятости сети и блокирования передачи своей информации на это время, а также установки дополнительной блокировки передачи своей информации на время T1_i, зависящее от присвоенного каждому источнику сообщений значения приоритета pi в данной сети, с целью определения начала ближайшего i-того окна, если у данного источника есть сообщение для передачи, или отсчета интервала T2_i, также зависящего от значения p_i, с целью определения начала следующего i-того окна передачи, где i - номер источника информации в данной зональной сети, если у данного источника нет сообщения для передачи.

Для достижения цели бесконфликтной передачи информации в зональной сети на объектах-источниках информации реализуется процедура блокировки передачи, включающая в себя три взаимодополняющих алгоритма:

- выявление занятости сети другим объектом-источником информации;

- определение времени занятости сети и блокирование передачи своей информации на это время;

- отсчет времени дополнительной блокировки передачи своей информации, зависящего от приоритета своего источника информации в этой общей сети с целью бесконфликтного захвата сети более приоритетным источником.

Метод передачи данных по односторонним каналам предполагает использование процедур помехоустойчивого кодирования, учитывающих возможность передачи сообщений, имеющих в заданных пределах переменную длину.

Метод помехоустойчивого кодирования включает:

- разбиение сообщения на линейные блоки постоянной длины;

- помехоустойчивое кодирование каждого линейного блока;

- повторение передачи последовательности линейных блоков;

- предварение каждого повтора последовательности линейных блоков маркером, именуемым слово протокола обмена (СПО), который представляет собой кодовую последовательность постоянной длины, защищенную от искажений в канале связи помехоустойчивым кодированием, позволяющим осуществлять обнаружение и исправление ошибок;

- СПО содержит сведения о количестве линейных блоков (К_Б) в передаваемом сообщении и о количестве повторов (К_П), которые остались до конца сеанса передачи этого сообщения.

Занятость сети контролируется прослушиванием ее каналов по приему информации. Факт занятости сети фиксируется, если из любого канала этой сети принято слово протокола обмена (СПО), предваряющее передачу каждого повтора сообщения по используемому методу передачи данных.

Освобождение сети фиксируется по завершении времени передачи сообщения во всех каналах этой сети.

Скорость передачи информации в зональной сети (V), длина линейного блока (L_{Б )} и длина СПО (L_СПО) для используемого метода передачи являются постоянными. Поэтому значение времени передачи, принимаемого от другого источника информации, передающего сообщение в данной сети, вычисляется по формуле:

В интервале времени от момента фиксации занятости сети до момента фиксации ее освобождения передача сообщений в эту сеть блокируется.

Для того чтобы после снятия блокировки передачи несколько источников информации, работающих в данной сети, одновременно не вышли в нее, реализуется дополнительная блокировка передачи в интервале времени:

T1_i=(2^Pi-1)·t_ф,

где Ti - время дополнительной блокировки i-того источника информации;

p_i - приоритет i-того источника информации в общей зональной сети;

t_ф - время фиксации занятости сети.

Значение «p_i» задается директивой, вводимой службой эксплуатации, и должно быть разным для каждого источника информации в сети. Значение "p_i" устанавливается в пределах 0≤p_i≤N-1, где «N» - количество объектов-источников, подключенных к данной зональной сети односторонней передачи сообщений. Для самого приоритетного в данной сети источника информации р0=0, поэтому для него Т₀=0.

Время фиксации занятости сети включает в себя время доступа передаваемой информации в сеть, время доведения СПО и время анализа факта занятости сети. Характерной особенностью предлагаемого способа является то, что значение времени t_ф существенно меньше времени передачи сообщения,

Отсчет времени T1_i обеспечивает для i-того источника информации определение ближайшего временного i-того окна начала передачи.

В течение времени T1_i i-тый источник информации контролирует прослушиванием каналов сети по приему информации наличие факта занятости сети более приоритетным источником сообщений.

В случае обнаружения занятости сети более приоритетным источником сообщений передача сообщений по сети блокируется до момента фиксации ее освобождения.

Если занятость сети более приоритетным источником информации не зафиксирована и у i-того источника информации есть сообщение для передачи по сети, то он производит передачу этого сообщения и по окончании передачи опять запускает отсчет времени T1_i.

Если занятость сети более приоритетным источником информации не зафиксирована, но у i-того источника информации нет сообщения для передачи, то он запускает отсчет времени определения следующего i-того временного окна начала передачи T2_i:

T2_i=2^Pi+1·t_ф

Если к моменту окончания отсчета времени T2i у i-того источника есть сообщение для передачи, то он производит передачу этого сообщения, после которой запускает отсчет времени T1_i.

Если к моменту окончания отсчета времени T2_i у i-того источника нет сообщения для передачи, то он опять запускает отсчет времени T2_i и т.д.

Предложенный способ поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи базируется на использовании вычислительной техники с программным обеспечением, реализующим алгоритм, представленный на фиг. 1.

Предложенный способ поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи при использовании указанных выше формул определения переменных T1_i и T2_i обеспечивает экспоненциальное распределение временных окон разрешения начала передачи сообщений для разных источников и может быть использован при наличии явно выраженного приоритетного распределения объектов-источников в сети.

Передача сообщений несколькими объектами-источниками информации с использованием предлагаемого способа пояснена на представленной на рисунке временной диаграмме, показывающей передачу информации тремя источниками.

В показанном на фиг. 2 примере значения Т1₀=0, Т2₀=2t_ф, Т1₁=1t_ф, T2₁=4t_ф Т1₂=3t_ф, T2₂=8t_ф.

Моменты открывания i-тых временных окон разрешения начала передачи сообщений источником с приоритетом p_i на фиг. 2 обозначены н_i.

В показанном на фиг. 2 примере передачи информации сообщения имеют разную длину.

Предложенный способ не ограничивает длительность передаваемых сообщений при условии, что они будут состоять из целого числа линейных блоков постоянной длины и количество этих линейных блоков будет указано в СПО в соответствии с методом помехоустойчивого кодирования.

Предложенный способ поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи обеспечивает однозначное распределение окон начала передачи сообщения между источниками информации. После того как организационными мерами однажды будет обеспечена бесконфликтная передача одного любого сообщения с любого источника, то далее бесконфликтность передачи сообщений в данной сети обеспечивается автоматически.

Изобретение относится к вещательным системам односторонней передачи информационных пакетов несколькими источниками сообщений в общей зональной сети связи, являющейся каналом коллективного пользования. Технический результат изобретения заключается в бесконфликтном использовании канала коллективного пользования для односторонней передачи сообщений различными источниками информации. Способ поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи, при котором бесконфликтное использование канала коллективного пользования для передачи сообщений разобщенными источниками обеспечивается за счет выявления занятости сети другим объектом-источником информации по приему из этой сети специального маркера, именуемого слово протокола обмена и предваряющего передачу каждого повтора сообщения по используемому методу помехоустойчивого кодирования, определения времени занятости сети и блокирования передачи своей информации на это время, установки дополнительной блокировки передачи информации на время T1i, зависящее от присвоенного каждому источнику сообщений значения приоритета pi в данной сети. 1 ил.

Способ поочередной односторонней передачи сообщений разобщенными источниками информации в общей зональной сети связи с экспоненциальным распределением временных окон, при котором бесконфликтное использование зональной сети, являющейся каналом коллективного пользования, для передачи сообщений разобщенными источниками обеспечивается за счет выявления занятости сети другим объектом-источником информации по приему из этой сети маркера, именуемого слово протокола обмена и предваряющего передачу каждого повтора сообщения по используемому методу помехоустойчивого кодирования, определения времени занятости сети и блокирования передачи своей информации на это время, а также установки дополнительной блокировки передачи своей информации на время T1_i, зависящее от присвоенного каждому источнику сообщений значения приоритета p_i в данной сети, с целью определения начала ближайшего i-того окна передачи, если у данного источника есть сообщение для передачи, или отсчета интервала T2_i, также зависящего от значения p_i, с целью определения начала следующего i-того окна передачи, где i - номер источника информации в данной зональной сети, если у данного источника нет сообщения для передачи.