Способ и система распределенного выбора между поочередной и приоритетной передачами сообщений объектами цифровых систем Российский патент 2023 года по МПК H04L12/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и техническим средствам управления взаимодействием объектов распределенных цифровых систем.

Технический результат заключается в организации распределенного выбора между режимами поочередной или приоритетной передачи сообщений объектов цифровых систем одновременно для всех объектов.

Известны способы и системы, решающие близкие задачи, и опубликованные в патентах RU 2765835 «Способ и система децентрализованной автономной синхронизации взаимодействия цифровых мобильных объектов» и RU 2783067 «Способ и система децентрализованного управления временем согласованного запуска действий распределенных групп цифровых устройств». Второй из них взят в качестве прототипа для предлагаемого патента.

В прототипе решается следующая задача. Цифровые объекты, объединенные каналом связи, переносящим оптические, радио или электрические сигналы, без помощи внешнего центра упорядочивают передачу сообщений по каналу. Для этого группа объектов выделяет из своего состава объект, выполняющий функции ретранслятора сигналов объектов и средства упорядочения передачи сигналов объектами.

Задача настоящего изобретения для способа состоит в разработке децентрализованного управления взаимодействием объектов распределенных цифровых систем, одновременно упорядочивающего взаимодействие объектов цифровых систем без применения ретранслятора сигналов. При этом в процессе указанного управления объекты выбирают один из двух способов порядка передачи сообщений - поочередную передачу сообщений или передачу с учетом приоритетов источников. Это упрощает организацию системы, делает ее полностью однородной, содержащей только объекты, и, по сравнению с прототипом, быстрее восстанавливает синхронизацию при потере ее, так как не требуется создавать новый ретранслятор при его отказе и определять время переноса сигналов между ретранслятором и каждым объектом.

Технический результат способа состоит в том, что объекты, и только они, участвуют в создании общего синхросигнала, переводящего асинхронно действующие объекты в синхронно взаимодействующую систему объектов, и одновременно выполняют выбор между передачей сообщений поочередной и с учетом приоритетов объектов.

Технический результат для способа достигается тем, что при использовании объектами сигналов выбора двух различных частот после получения объектами сигнала *S начала выбора каждый объект в пределах времени 2*Т с длительностью *Т, не меньшей времени ухода сигнала за пределы системы, для разрешения объекту поочередно передать сообщения (выбор (1)) не передает сигнал выбора; для разрешения объекту передать сообщения с учетом приоритета объекта (выбор (2)) передает сигнал выбора длительности *Т и произвольной частоты ƒ₀; при запрете изменять используемый объектами порядок передачи сообщений (выбор (3)) передает такой же сигнал выбора другой частоты ƒ₁, а в следующем интервале 2*Т объекты при отсутствии сигналов начинают поочередную передачу сообщений, при наличии только сигналов частоты /о начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов частоты ƒ₁ запрещают изменять порядок передачи сообщений; причем при использовании объектами сигналов выбора одной частоты в пределах времени 3*Т объекты при выборе (1) не передают сигналы, при выборе (3) передают сигнал выбора S₃ частоты ƒ₁ длительности *Т+_S3 с ограничением s₃<*Т, при выборе (2) передают сигнал выбора S₂ частоты ƒ₀, длительности _S2< _S3, а в следующем интервале 3*Т объекты при отсутствии сигналов начинают поочередную передачу сообщений, при наличии сигналов S₂ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов S₃ запрещают изменять порядок передачи сообщений.

Задача настоящего изобретения для системы устройств состоит в создании структуры системы, состоящей из технических устройств, выполняющих способ выбора поочередной передачи сообщений или передачи с учетом приоритетов источников.

Технический результат для системы устройств состоит в том, что в отличие от прототипа она обеспечивает выполнение действий предлагаемого в настоящем патенте способа.

Технический результат для системы устройств достигается тем, что объекты имеют устройства, связанные между собой каналами связи, позволяющими обмениваться сигналами в соответствии с требованиями п. 1 формулы изобретения, причем каждое устройство содержит источник и приемник сигналов начала синхронизации, источник и приемник сигналов выбора способа передачи сообщений и блок управления, управляющий взаимодействием с внешними объектами в соответствии со способом изобретения.

Техническая сущность и принцип действия предложенной системы устройств поясняется чертежом.

На чертеже представлена структура технических средств.

Приведенное на чертеже 1 устройство следует рассматривать как пример технической реализации предлагаемого в патенте устройства.

Краткое описание предлагаемого способа. Для выполнения способа распределенного выбора между режимами поочередной или приоритетной передачи сообщений объектов объекты определяют возможность начала синхронизации взаимодействия объектов и выполняют выбор между режимами поочередной или приоритетной передачи сообщений объектов.

Краткое описание предлагаемой системы устройств. Для выполнения способа распределенного выбора между режимами поочередной или приоритетной передачи сообщений объектов система содержит объединенные каналом связи находящиеся в каждом объекте средства обнаружения отсутствия прихода к объекту сигналов других объектов, средства формирования сигнала синхронизации начала взаимодействия объектов, средства обнаружения момента завершения общего для всех объектов синхросигнала, средства распределенного выбора между режимами поочередной или приоритетной передачи сообщений объектов и средства обмена сигналами между данной системой и компьютером объекта.

Подробное описание предлагаемого способа.

Способ распределенного выбора между поочередной или приоритетной передачами сообщений объектов цифровых систем состоит из процесса действий по указанному выбору, которому предшествует процесс начала синхронизации взаимодействия объектов, взятый из прототипа.

Процесс начала синхронизации.

Будем считать, что задан интервал времени *Т, длительности не менее Т - времени переноса сигнала в пределах всей системы объектов. Если в течение *Т объект не получает сигналы от других объектов, то в системе нет обмена сообщениями и объекты могут начать процесс начала синхронизации. Таким образом, система начинает включение полностью децентрализовано с задержкой *Т. Для начала синхронизации объект, не получив сигналы в течение интервала *Т, посылает сигнал S длительности *Т и ожидает появления *S - момента завершения сигнала S. Как указано выше, выполняется ограничение *Т≥Т, обеспечивающее при совмещении во времени сигналов S группы объектов единственность S и ^*S. Указанные действия соответствуют принятым в прототипе действиям и определяют начало основных для настоящего патента действий. В момент получения объектом сигнала ^*S объекты выполняют действия по выбору между следующими способами передачи сообщений: поочередной (выбор 1), приоритетной (выбор 2), передачей сообщений, с установленным ранее способом выбора (выбор 3).

Ниже предложено использовать варианты выполнения способов: с использованием двух разных несущих частот сигналов и одной частоты, но двух разных длительностей.

Вариант с использованием разных несущих частот сигналов.

Для выбора способов взаимодействия используется интервал длительности 2*Т, непосредственно следующий за получением объектом сигнала *S. Принято соглашение: для выбора (1) в пределах 2*Т объекты не передают сигналы, при выборе (2) передают сигналы частоты ƒ₀, при выборе (3) передают сигналы частоты ƒ_1. При этом объекты делают выбор (1) при отсутствии сигналов в пределах 2* T; делают выбор (2) при наличии только сигналов ƒ₀; делают выбор (3) при наличии сигналов ƒ₁ или сигналов ƒ₁и ƒ₀.

В результате одновременной передачи сигналов группой объектов они в пределах 2*Т обнаружат отсутствие сигналов, если все объекты делают выбор (1); обнаружат сигнал ƒ₀, если часть объектов делает выбор (2), часть - выбор (1); обнаружат сигналы f, или одновременно ƒ₀ и ƒ₁ при появлении объектов, делающих выбор (3).

В следующем интервале 2*T объекты при отсутствии сигналов начинают поочередную передачу сообщений, при наличии только сигналов частоты ƒ₀ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов частоты ƒ₁ запрещают изменять порядок передачи сообщений. Для передачи сообщений могут быть использованы, в частности, сигналы частот ƒ₀ и ƒ₁ или указанные ниже сигналы S₂ и S₃.

Поочередная передача объектами сообщений требует присвоения объектам порядковых номеров любым известным способом, который в патенте не рассматривается. Процедура учета приоритетов не отличается от принятой в прототипе и приведена ниже для полноты описания действий объектов.

Процедура учета приоритетов.

Объекты, претендующие на обмен сообщениями, используют свои коды приоритета и одновременно побитно передают двоичные коды своих приоритетов. Вначале все объекты передадут общее сообщение, содержащее старший бит кода приоритета и проверяют значение принятых сообщений всех объектов. Если приняты только сигналы, представляющие двоичную единицу или одновременно единицу и ноль, то считается, что получена единица и только объекты, пославшие единицу, передадут сообщение, содержащее следующий бит адреса. После передачи всех битов адреса единственный объект со старшим адресом передает сообщение.

При этом код приоритета объекта представлен числом, состоящим из двух групп разрядов. В группе старших разрядов указано текущее значение приоритета, в группе младших разрядов порядковый номер объекта. Наличие двух зон кода приоритета ускоряет реакцию на изменения в системе и внешней среде.

Вариант с использованием сигналов одной частоты, но разных длительностей.

В отличие от использования сигналов разных частот для выбора способов взаимодействия используется интервал длительности 3*Т, следующий за получением объектом сигнала *S.

Для выбора (1) сигналы не передаются, и в интервале 3*Т сигналы отсутствуют.

Для выбора (3) при получении сигнала *S, на первом отрезке времени длительности *Т объект посылает сигнал S₃ длительности *Т+_S3. Сигнал передается с задержкой τ, достаточной для отделения S₃ от *S, и должно выполняться условие τ+_S3<Т.

В зависимости от удаленности объекта от места появления в системе сигнала *S объект начнет посылку сигнала в пределах [τ, *T]. При длительности сигнала S₃, равной *Т+_S3 сигнал в любом случае начала запуска сигнала S₃ завершится в пределах третьего интервала *Т.

Для выбора (2) при получении сигнала *S, на первом отрезке времени длительности *Т объект посылает сигнал S₂ длительности s₂<s₃. В зависимости от удаленности объекта от места появления в системе сигнала *S объект начнет посылку сигнала в пределах [τ, T]. При длительности сигнала S₂ он завершится в пределах второго интервала *Т. Время доступности объектам сигнала S₃ больше времени доступности сигнала S₂, что позволяет различать выборы (2) и (3).

Таким образом, в пределах 3*Т все объекты обнаружат отсутствие сигналов, наличие сигнала S₂, или S₃.

В следующем интервале 3*Т объекты в первом случае по очереди, в соответствии с заданными порядковыми номерами объектов, передадут сообщения. Во втором случае объекты передадут сообщения в порядке значений приоритетов объектов. В третьем случае будет сохранен предшествующий вид выбора.

Особенности выполнения выборов (1) и (2).

В общем случае, если допускается возможность участия не всех объектов в выборе (1), то вводится следующее дополнение. Будем считать, что объектам присвоены порядковые номера. Объекты после принятия выбора (1) завершают передаваемые сообщения стоп-признаком, содержащим порядковый номер объекта. Очередной объект (кроме первого) ожидает стоп-признак предшественника и после его получения объект передаст свое сообщение в интервале 3*Т. Первый объект передает сообщение без ожидания стоп-сигнала. Если часть объектов не передает сообщение, то каждому ожидаемому очередному сообщению объекты выделяют интервал 3*T и ожидают свой интервал 3*Т.

При выборе (2) передача сообщений также завершается стоп-сигналом, разрешающим передачу сообщения объекту со следующим уровнем приоритета.

Подробное описание предлагаемой системы. Система устройств организована с учетом требований предложенного в патенте способа. Состав устройств системы и структура связей между ними показаны на фиг 1.

На фиг. 1 показано устройство 2, содержащее источник 5 синхросигнала объекта, приемник 4 синхросигналов объектов и синхросигнала *S, источник 6 сигналов сообщений, приемник 7 сигналов сообщений, блок управления 3, связывающий его с блоками 3, 4, 5, 6, 7, находящимися в устройстве 2, а также связанный каналом 1 с компьютером или другим управляющим и вычислительным устройством объекта. Входящий в состав устройства 2 источник 5 связан с принимающим его сигналы приемником 4 в любом аналогичном устройству 2 устройстве, например, в показанном на фиг. 1 устройстве 8. Подобные связи выполнены для пар блоков устройств 2 и 8 с номерами 5 и 4, 6 и 7.

Приведенные на фиг. 1 устройство 2 и структура его связей с объектом и другими объектами позволяет выполнить действия способа патента.

Изобретение предназначено для распределенного выбора между поочередной и приоритетной передачами сообщений объектами цифровых систем. Сущность изобретения заключается в том, что при использовании объектами сигналов выбора двух различных частот после получения объектами сигнала ^*S начала выбора каждый объект в пределах времени 2^*Т с длительностью ^*Т, не меньшей времени ухода сигнала за пределы системы, для разрешения объекту поочередно передать сообщения (выбор (1)) не передает сигнал выбора; для разрешения объекту передать сообщения с учетом приоритета объекта (выбор (2)) передает сигнал выбора длительности ^*Т, и произвольной частоты ƒ₀; при запрете изменять используемый объектами порядок передачи сообщений (выбор (3)) передает такой же сигнал выбора другой частоты ƒ₁, а в следующем интервале 2^*Т объекты при отсутствии сигналов начинают передачу сообщений, при наличии только сигналов частоты ƒ₀ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов частоты ƒ₀ запрещают изменять порядок передачи сообщений; причем при использовании объектами сигналов выбора одной частоты в пределах времени 3*Т объекты при выборе (1) не передают сигналы, при выборе (3) передают сигнал выбора S₃ частоты ƒ₁, длительности *T+s₃ с ограничением s₃ < ^*T, при выборе (2) передают сигнал выбора S₂ частоты ƒ₀, длительности s₂<s₃, а в следующем интервале 3^*Т объекты при отсутствии сигналов начинают передачу сообщений, при наличии сигналов S₂ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов S₃ запрещают изменять порядок передачи сообщений. Технический результат: обеспечение возможности создания для объектов общего синхросигнала, переводящего асинхронно действующие объекты в синхронно взаимодействующую систему объектов, и одновременного выполнения выбора между поочередной передачи сообщений и с учетом приоритетов объектов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ распределенного выбора между поочередной и приоритетной передачами сообщений объектами цифровых систем, характеризующийся тем, что при использовании объектами сигналов выбора двух различных частот после получения объектами сигнала ^*S начала выбора каждый объект в пределах времени 2^*Т с длительностью ^*Т, не меньшей времени ухода сигнала за пределы системы, для разрешения объекту поочередно передать сообщения (выбор (1)) не передает сигнал выбора; для разрешения объекту передать сообщения с учетом приоритета объекта (выбор (2)) передает сигнал выбора длительности ^*Т и произвольной частоты ƒ₀; при запрете изменять используемый объектами порядок передачи сообщений (выбор (3)) передает такой же сигнал выбора другой частоты ƒ₁, а в следующем интервале 2^*Т объекты при отсутствии сигналов начинают передачу сообщений, при наличии только сигналов частоты ƒ₀ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов частоты ƒ₀ запрещают изменять порядок передачи сообщений; причем при использовании объектами сигналов выбора одной частоты в пределах времени 3*Т объекты при выборе (1) не передают сигналы, при выборе (3) передают сигнал выбора S₃ частоты ƒ₁, длительности *T+s₃ с ограничением s₃ < ^*T, при выборе (2) передают сигнал выбора S₂ частоты ƒ₀, длительности s₂<s₃, а в следующем интервале 3^*Т объекты при отсутствии сигналов начинают передачу сообщений, при наличии сигналов S₂ начинают передачу с учетом приоритета, при наличии сигналов S₃ запрещают изменять порядок передачи сообщений.

2. Система одновременного распределенного управления упорядочением взаимодействия цифровых объектов, характеризующаяся тем, что объекты имеют устройства, связанные между собой каналами связи, позволяющими обмениваться сигналами в соответствии с требованиями п. 1, причем каждое устройство содержит источник и приемник сигналов синхронизации, источник и приемник сигналов сообщений и блок управления, управляющий взаимодействием с внешними объектами и с внутренними цифровыми управляющими и вычислительными средствами объекта в соответствии со способом изобретения.