Устройство для управления передачей данных по радиоканалу Советский патент 1990 года по МПК H04L7/00 

СП

J

00

оо ьэ 1

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации и может быть использовано при построении сетей передачи данных на основе широко- , вещательной пакетной радиосвязи.

Цель изобретения - повышение пропускной способности радиоканала путем уменьшения числа столкновений запросов различных абонентов.JQ

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления передачей данных по радиоканалу содержит 5 первый элемент 1 запрета, первый формирователь 2 импульсов, первый элемент ИЛИ 3, второй формирователь 4 импульсов, второй элемент 5 запрета, первый элемент И 6, третий формирователь 7 20 импульсов, первый элемент 8 задержки, первый, второй и третий триггеры 9-11, синхронизатор 12, реверсивный счет- ик 13, первый дешифратор 14,блок 15 управляемой задержки, параллельный гистр 16, второй дешифратор 17а блок 18 мультиплексоров,блок 19 генераторов случайных чисел, формирователь 20 импульса при включении питания, второй элемент ИЛИ 21, второй элемент 22 ,« задержки, третий элемент 23 запрета, четвертый формирователь 24 импульсов, второй элемент И 25, линию 26 задержки и пятый формирователь 27 импульсов.

Устройство работает следующим обазом.

При включении питания формироваель 20 импульса при включении питаия вырабатывает короткий импульс,по- Q аваемый на установочные входы генеаторов псевдослучайных последовательостей (не показан) блока 19 генераторов случайных чисел, производя их ачальное заполнение (любое отличное от нулевого). Кроме того, этим имульсом сбрасывается реверсивный счетчик 13 и-нулевая комбинация с его выходов, подаваемая на адресные входы мультиплексоров блока 18 мультиплексоров, заставляет подключить к выходам мультиплексоров входы, на которые подаются логические нули из блока 19 генераторов случайных чисел. Нулевая комбинация с выходов реверсивного счетчика 13 дешифрируется вторым де шифратором 17, на втором выходе которого появляется сигнал, блокирующий работу третьего элемента 23 запрета.

35

- 55

,

JQ

520 5 8 ,« Q

35

55

После этого импульсом с выхода формирователя 20, прошедшим через второй элемент ИЛИ 21 и задержанным на время, определяемое вторым элементом 22 задержки, производится запись в параллельный регистр 16 нулевой комбинации с выходов блока 13 мультиплексоров. Появляется сигнал на нулевом выходе первого дешифратора 14, ив блоке 15 управляемой задержки устанавливается путь сигнала, соответствующий его нулевой задержке. Кроме этого, импульсом с выхода формирователя 20 устанавливаются единица в первом разряде линии 26 задержки и нули в остальных разрядах.

В исходном состоянии контролируется наличие внешнего сигнала несущей на первом входе первого триггера 9. При появлении этого сигнала, что свидетельствует о начале передачи другим абонентам, первый триггер 9 устанавливается в состояние, при котором блокируется появление выходного сигнала первого элемента 1 запрета. После сброса внешнего сигнала несущей на выходе третьего формирователя 7 импульсов появляется сигнал, который через время, определяемое элементом 8 задержки, устанавливает первый триггер 9 в исходное состояние, Величина задержки, обеспечиваемая элементом 8 задержки, равна максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами.

При необходимости начать передачу абонент подает на вход запроса передачи устройства, т.е. на третий вход первого элемента 1 запрета, сигнал запроса передачи. Работа первого элемента 1 запрета тактируется импульсами, поступающими на второй вход элемента I запрета от синхронизатора 12 с периодом следования, равным максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами. Если на первый вход первого элемента 1 запрета поступает сигнал с первого триггера 9, то абонент, не снимая сигнала запроса, ожидает установки первого триггера 9 в исходное состояние. После сброса первого триггера 9, а также когда при поступпении сигнала он находится в исходном состоянии по тактирующему сигналу от синхронизатора 12 на выходе первого элемента 1 запрета появляется сигнал, по переднему фронту которого первый формирователь 2 импульсов вырабатывает сигнал длительностью, равной удвоенному периоду следования импульсов синхронизатора 12. Этот сигнал, проходя через блок 1 5 управляемой задержки (в начальный момент - с нулевой задержкой, в другий последующих случаях - с задержкой, определяемой (состоянием реверсивного счетчика 13 и состоянием соответствующего генератора псевдослучайной последовательности блока 19 генераторов случайных чисел, выбираемого в блоке 18 мультиплексоров), поступает через первый элемент ИЛИ 3 на выход включения передатчика устройства и обеспечивает включение передатчика на время своей длительности. Синхронизаторы 12 во всех устройствах генерируют импульсы синхронно.

Допустим, что сигнал включения передатчика (не nor азан) выдало только одно устройство, тогда в момент появления на первом входе второго элемента 5 запрета сигнала с выхода второго формирователя 4 импульсов, вырабатываемого по заднему фронту сигнала с выхода первого формирователя 2 импульсов, прошедшего через соответствующий путь в блоке 15 управляемой задержки, на втором входе второго элемента 5 запрета внешний сигнал несущей отсутствует и, следовательно, на выходе этого элемента запрета появляется сигнал, устанавливающий второй триггер 1 в состояние, при котором на выходе устройства появляется сигнал разрешения передачи. При этом сигнал с выхода второго триггера 10 поступает на второй вход элемента ИЛИ 3, что приводит к появлению на его выходе сигнала, а следовательно;и на выходе устройства появляется сигнал включения передатчика. Одновременно сигнал с выхода второго элемента 5 запрета поступает на первый вход третьего элемента 23 запрета. Если реверсивный счетчик 13 находится в нулевом состоянии, например, в начальный момент или в один из последующих, то логическая единица на втором (нулевом) выходе второго дешифратора 17 блокирует появление сигнала на выходе третьего элемента 23 запрета и уменьшение содержимого реверсивного счетчика 13. Та-. ким образом, при успешной передаче данного абонента (без столкновений в радиоканале) содержимое реверсивного

0

5

0

5

счетчика, если оно было нулевым, не изменяется. В этом случае состояние первого дешифратора 14 не изменяется и в блоке 15 управляемой задержки сохраняется путь сигнала, соответствующий нулевой задержке.

Если рев ере ив ный счетчик 13 находится (при успешной передаче данного абонента) в нулевом состоянии, то третий элемент 23 запрета разблокирован и импульс с выхода второго элемента 5 запрета, пройдя через третий элемент 23 запрета на вход уменьшения содержимого реверсивного счетчика 13, уменьшая его содержимое на единицу.

После окончания передачи данных абонент снимает с входа устройства сигнал запроса, что приводит к установке в исходное состояние второго триггера 10.

В общем случае сигнал запроса может быть выдан несколькими абонентами одновременно. Следовательно, и сигнал с выхода первого формирователя 2 импульсов, а следовательно,в общем случае и сигнал включения передатчика могут -выработать одновременно несколько устройств. Тогда по заднему 0 Фронту сигнала с первого формирователя 2 импульсов на первом входе первого элемента И 6 присутствует сигнал несущей в течение максимального времени распространения радиосигнала между абонентами, включающими в это время свои передатчики. Это позволяет распознать ситуацию столкновения при попытке передачи. Для этого по заднему фронту сигнала с выхода первого формирователя 2 импульсов на выходе второго формирователя 4 импульсов появляется сигнал, а следовательно, и на выходе первого элемента И 6 появляется сигнал, который, поступая на вход прямого счета реверсивного счетчика 13, увеличивает его состояние на единицу. Задержанным импульсом с выхода второго элемента 22 задержки в параллельный регистр 16 записывается число с выхода блока 18 мультиплексоров. Так как содержимое реверсивного счетчика 13 увеличивается, то, следовательно, на блок 18 поступает большее значение адреса, поэтому к выходу блока 18 подключаются те входы мультиплексоров, которые соответствуют выходам генератора псевдослучайной по-, следовательности блока 19, вырабатывающего диапазон чисел большей абсо5

0

5

0

5

to

is

20

71578827

лютней значимости, у которого меньше старших разрядов дополнено нулями, т.е. более удаленного от сплошной нулевой комбинации. Таким образом, в параллельный регистр 16 записывается такое число, которое, будучи дешифрировано первым дешифратором 14, обеспечивает с определенной вероятностью (определяемой свойствами генераторов псевдослучайных последовательностей блока 19) путь сигнала через блок 15 с большим значением задержки при последующей попытке передачи. Задержка, обеспечиваемая вторым элементом 22 задержки, выбирается исходя из следующего: фронты сигнала, вырабатываемого первым формирователем 2 импульсов, привязаны к моментам появления соответствующих импульсов последовательности с выхода синхронизатора-12. Из-- менения состояния генераторов псевдослучайных последовательностей блока 19 генераторов случайных чисел происходят в моменты появления импуль- 25 сов с выхода синхронизатора 12. Состояния сигналов на входах блока 18 мультиплексоров соответственно изменяются в эти же или близкие к ним моменты времени. Если задержка сигнала в блоке 15 будет нулевой или кратной периоду последовательности с выхода синхронизатора 12, то импульсы с выхода второго формирователя 4 импульсов через первый элемент И 6 вызывают срабатывание реверсивного счетчика 13 примерно в те же моменты. Поэтому, чтобы обеспечить точную запись числа из блоков 19 через блок 18 в параллельный регистр 16, надо обеспечить задержку сигнала записи в параллельный регистр 16 на время, достаточное для окончания всех переходных процессов при переключениях в указанных

30

35

40

8

ство несколько раз осуществляло успе ные передачи, а реверсивный счетчик был не в нулевом состоянии, то содер жимое реверсивного счетчика 13 умен шается с каждым импульсом от второго формирователя 4 импульсов, приходящи через второй и третий элементы 5 и 2 запрета. После первого же столкновени содержимое реверсивного счетчика 13 увеличивается на единицу и, будучи выданным в качестве адреса в блок 1 определяет запись в параллельный регистр 16 по импульсу с выходов перво го элемента И 6, второго элемента ИЛИ 21 и второго элемента 22 задержк случайного числа с выходов определен ного генератора блока 19 генераторов случайных чисел.

Генераторы блока 19 изменяют свои состояния по импульсам с выхода си хронизатора 12. Количество N генера торов блока 1 однозначно связано с разрядностью S реверсивного счетчика 3 как N

где N включает в с

бя и нулевой генератор,т.е. группу вы ходов с постоянными нулевыми значени ми на них. Разрядность всех генерато ров (не показаны) выбирается различн (возрастающей от генератора к генера тору) и затем выравнивается до К путем добавления старших постоянно нул вых разрядов, Тогда количество групп входов блока 18 булет равно К, а раз рядность каждой группы - N. Количес во мультиплексоров в блоке 18 и, соо ветственно, разрядность параллельног регистра 16, а также количество входов первого дешифратора 14 будет рав но К. Число выходов первого дешифрат ра 14, т.е. число различных путей прохождения сигнала с разными задерж ками, включая нулевую, в блоке 15 бу дет равно 2. При нулевом содержимом

15

цепях относительно импульсов с выхода А реверсивного счетчика 13 в блоке синхронизатора 12и второго фо.рмировате- выбирается путь с нулевой задержкой,

4

ля импульсов.

Если перед столкновением устройство несколько раз осуществляло успешные передачи, то, если реверсивный JQ счетчик 13 был в нулевом состоянии, после первого столкновения он переходит в состояние, соответствующее выдаче первого адреса на адресные входы блока 18 мультиплексоров, и тогда к входам параллельного регистра 16 подключаются выходы первого генератора блока 19 генераторов случайных чисел. Если перед столкновением устрой15

при ненулевом - путь с задержкой mgu где it - элементарная градация задер ки, значение которой выбирается на этапе инженерной реализации устройст в зависимости от количества станций, предполагаемой интенсивности их работы, расстояния между станциями и т.п.; mg- случайное число, вырабаты ваемое 1-м генератором блока 19 в диапазоне от 1 до М разрядности К. Значение М - максимально возможное число, вырабатываемое 1-м генератором, увеличивается с увеличением по

8

ство несколько раз осуществляло успешные передачи, а реверсивный счетчик 13 был не в нулевом состоянии, то содержимое реверсивного счетчика 13 уменьшается с каждым импульсом от второго формирователя 4 импульсов, приходящим через второй и третий элементы 5 и 23 запрета. После первого же столкновения содержимое реверсивного счетчика 13 увеличивается на единицу и, будучи выданным в качестве адреса в блок 18, определяет запись в параллельный регистр 16 по импульсу с выходов первого элемента И 6, второго элемента ИЛИ 21 и второго элемента 22 задержки случайного числа с выходов определенного генератора блока 19 генераторов случайных чисел.

Генераторы блока 19 изменяют свои состояния по импульсам с выхода синхронизатора 12. Количество N генераторов блока 1 однозначно связано с разрядностью S реверсивного счетчика 3 как N

где N включает в се

бя и нулевой генератор,т.е. группу вы- ходов с постоянными нулевыми значениями на них. Разрядность всех генераторов (не показаны) выбирается различной (возрастающей от генератора к генератору) и затем выравнивается до К путем добавления старших постоянно нулевых разрядов, Тогда количество групп входов блока 18 булет равно К, а разрядность каждой группы - N. Количество мультиплексоров в блоке 18 и, соответственно, разрядность параллельного регистра 16, а также количество входов первого дешифратора 14 будет равно К. Число выходов первого дешифратора 14, т.е. число различных путей прохождения сигнала с разными задержками, включая нулевую, в блоке 15 будет равно 2. При нулевом содержимом

15

реверсивного счетчика 13 в блоке выбирается путь с нулевой задержкой,

при ненулевом - путь с задержкой mgut, где it - элементарная градация задержки, значение которой выбирается на этапе инженерной реализации устройств в зависимости от количества станций, предполагаемой интенсивности их работы, расстояния между станциями и т.п.; mg- случайное число, вырабатываемое 1-м генератором блока 19 в диапазоне от 1 до М разрядности К. Значение М - максимально возможное число, вырабатываемое 1-м генератором, увеличивается с увеличением порядкового номера 1 генератора, изме-- няющегося с учетом нулевого генератора, изменяющегося с учетом нулевого генератора от 0 до N. Увеличение М« достигается за счет увеличения разрядности используемых генераторов и соответственного уменьшения количества нулевых старших разрядов, добавляемых к числу, вырабатываемому данным генератором, для доведения его разрядности до К. Конкретные значения числа генераторов N, т.е. и емкость реверсивного счетчика 13, и разрядности чисел К, выбираются на этапе инженерной реализации устройств с учетом количества станций в сети, предполагаемой интенсивности их работы, предполагаемого порога перегрузки сети, и т.п., так чтобы произведение обеспечивало, с одной стороны, минимальную вероятность столкновения сообщений в радиоканале, с другой стороны, не приводило к существенному увеличению задержки сообщений в сети. В этом случае с учетом случайного и независимого характера возникновения запросов у абонентов и, следовательно случайного изменения содержимого реверсивного счетчика 13, а также с учетом случайного характера формируемых генераторами блока 19 чисел выбираемые в блоках 15 различных станций задержки сигналов при первом же

При появлении сигнала логической единицы в последнем разряде линии 26

и любом столкновении будут различны. е эс задержки по его переднему фронту пя- ми для участвующих в конфликте абонен- 35 1

тов. Это, в отличие от линейного и одинакового для всех конфликтующих абонентов наращивания задержки, свойственного известному устройству, позволяет уменьшить вероятность после-4 дующих столкновений без снятия при этом запросов абонентами.

Поэтому при обнаружении столкновения и выборе нового значения задержки в блоке 15 после разблокировки первого элемента 1 запрета первым триггером 9 вновь вырабатывается сигнал первым формирователем 2 импультый формирователь 27 импульсов вырабатывает короткий импульс, устанавли вающий третий триггер 11 в исходное состояние. Второй элемент И 25 закрыто вается, продвижение единицы в линии 2 задержки останавливается, разблокируется первый элемент 1 запрета. Работ устройства возобновляется. При этом вначале в блоке 15 имеет место задерж 45 кг- соответствующая случайному числу выработанному старшим из генераторов блока 19, так как при достижении реверсивным счетчиком 13 максимального состояния, соответствующего перегруз- CQ ке, оно было подано в качестве адреса на адресные входы блока 18, а поскольку максимальное состояние в реверсивном счетчике 13 могло быть достигнуто только после очередного столк новения, то этот адрес определяет коммутацию в блоке 18 выходов старшего генератора блока 19 на входы парал лельного регистра 16. Если при возобновлении работы происходит успешная

сов и с учетом задержки в блоке 15 сигнал включения передатчика и т.д.

После осуществления успешной (без столкновений) передачи абонент снимает сигнал запроса передачи, что приводит к установке в исходное состояние второго триггера 10. i

Если в процессе работы реверсивный

счетчик 13 достигает состояния, соответствующего максимально возможно

му в нем числу (единицы во всех разрядах), это сигнализирует устройству о перегрузке в сети. В этом случае появляется сигнал на первом выходе второго дешифратора 17, по переднему фронту которого четвертый формирователь 24 импульсов вырабатывает короткий импульс, устанавливающий третий триггер 11 в состояние,- при котором открывается второй элемент И 25 и эаблокируется первый элемент 1 запрета. Через открытый второй элемент И 25 на вход сдвига линии 26 задержки начинают поступать импульсы с выхода синхронизатора 12, обеспечивая сдвиг единицы в ней. Длина линии задержки выбирается на этапе инженерной реализации исходя из количества Q станций, интенсивности их работы и т.п. так, чтобы, например, у первого абонента она была самой короткой, у второго - на один или несколько триггеров больше и т.д., с тем чтобы способствовать разнесению момента разблокирования у них первых элементов I запрета после завершения задержки, вызванной перегрузкой в сети, а в конечном счете с учетом случайного выбора задержки в блоке 15 способствовать уменьшению вероятности их одновременного выхода на передачу.

При появлении сигнала логической единицы в последнем разряде линии 26

5

0

эс задержки по его переднему фронту пя- 35 1

тый формирователь 27 импульсов вырабатывает короткий импульс, устанавливающий третий триггер 11 в исходное состояние. Второй элемент И 25 закрыто вается, продвижение единицы в линии 26 задержки останавливается, разблокируется первый элемент 1 запрета. Работа устройства возобновляется. При этом вначале в блоке 15 имеет место задерж 45 кг- соответствующая случайному числу, выработанному старшим из генераторов блока 19, так как при достижении реверсивным счетчиком 13 максимального состояния, соответствующего перегруз- CQ ке, оно было подано в качестве адреса на адресные входы блока 18, а поскольку максимальное состояние в реверсивном счетчике 13 могло быть достигнуто только после очередного столкновения, то этот адрес определяет коммутацию в блоке 18 выходов старшего генератора блока 19 на входы параллельного регистра 16. Если при возобновлении работы происходит успешная

55

1Г-1

передача, то содержимое ревег ыиого - счетчика 13 уменьшается. Если сразу происходит столкновение, то вначале содержимое реверсивного счетчика 13 становится равным нулю и при последующих столкновениях начинает вновь увеличиваться. При очередном достижении им максимального состояния импульсом с выхода четвертого формирователя 24 устанавливается третий триггер 11, открывается второй элемент И 25, первым импульсом с него единица в линии 26 задержки перемещается из последнего разряда, где она оставалась по окончании предшествующей ситуации перегрузки, в первый и вновь начинает продвигаться и т.д.

Формула изобретения Устройство для управления передачей данных по радиоканалу, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, первый элемент запрета, первый формирователь импульсов, блок управляемой задержки, к управляющим входам которого подключены выходы первого дешифратора, и второй формирователь импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента запрета и к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента запрета, с первым входом первого триггера и с входом третьего формирователя импульсов, выход которого через первый элемент задержки подключен к второму входу первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента запрета, третий вход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента запрета и с одним входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход блока управляемой задержки, и третий триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности радиоканала путем уменьшения числа столкновений запросов различных абонентов,

0

5

882712

введены четвертый ч пятый формирователи импульсов, второй дешифратор, блок мультиплексоров, блок генераторов случайных чисел, второй элемент И,

5 линия задержки, реверсивный счетчик, формирователь импульса включения питания, третий элемент запрета и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, второй элемент задержки и параллельный регистр, выходы и информационные входы которого соединены соответственно с входами первого дешифратора и с выходами блока мультиплексоров, адресные и информационные входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика, которые подключены к входам второго дешифратора, и с выходами блока

2Q генераторов случайных чисел, сдвиговый и установочные входы которого соединены соответственно с выходом синхронизатора, который подключен к первому входу второго элемента И, и с

25 выходом формирователя импульса включения питания, который подключен к сбросовому входу реверсивного счетчика, первый счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, к первому входу второго элемента ИЛИ второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, и к установочным входам линии задержки, вьгаод которой соединен с входом пятого формирователя импульсов, выход которого подклю35 чен к первому входу третьего триггера, и с сигнальным входом линии задержки, к сдвиговому входу которой подключен выход второго элемента И, второй вход которого соединен с чет40 вертым входом первого элемента запрета и с выходом третьего триггера, к второму входу которого подключен выход четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с первым

45 выходом второго дешифратора, второй выход которого подключен к первому .входу третьего элемента запрета, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго эле50 мента запрета и с вторым счетным входом реверсивного счетчика.

30

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации. Цель изобретения - повышение пропускной способности радиоканала путем уменьшения числа столкновений запросов различных абонентов. Устройство содержит элемент 1 запрета, формирователь 2 импульсов, элемент ИЛИ 3, формирователь 4 импульсов, элемент 5 запрета, элемент И 6, формирователь 7 импульсов, элемент 8 задержки, триггеры 9, 10, 11, синхронизатор 12, реверсивный счетчик 13, дешифратор 14, блок 15 управляемой задержки, параллельный регистр 16, дешифратор 17, блок 18 мультиплексоров, блок 19 генераторов случайных чисел, формирователь 20 импульса при включении питания, элемент ИЛИ 21, элемент 22 задержки, элемент 23 запрета, формирователь 24 импульсов, элемент И 25, линию 26 задержки, формирователь 27 импульсов. Передача начинается при подаче на вход запроса устройства сигнала запроса передачи. Введенные блоки позволяют уменьшить число столкновений запросов различных абонентов. 1 ил.