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

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

Целью изобретения является повышение пропускной способности за счет устра- нения столкновения сообщений в радиоканале.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства управления передачей данных по радиоканалу; на фиг.2 - структурная электрическая схема синхронизатора, на фиг.З - структурная электрическая схема блока начального пуска.

Устройство содержит первый элемент 1 запрета, второй формирователь 2 импульсов, первый элемент ИЛИ 3, третий формирователь 4 импульсов, второй элемент 5 запрета, первый элемент И 6, первый формирователь 7 импульсов, элемент 8 задержки, первый 9, второй 10 и третий 11 триггеры, синхронизатор 12, третий элемент 13 запрета, делитель 14, второй элемент ИЛИ 15, распределитель 16, второй 17 и третий 18 элементы И, блок 19 начального пуска, третий элемент ИЛИ 20, четвертый 21 и пятый 22 формирователи импульсов, четвертый элемент ИЛИ 23, четвертый элемент 24 запрета, четвертый элемент И 25, пятый элемент ИЛИ 26.

Синхронизатор 12 содержит приемник 27 эталонного сигнала, первый 28 и второй 29 элементы задержки, генератор 30, входной блок 31, первый 32, второй 33 и третий . 34 элементы сравнения, интегратор 35, элемент 36 запрета и делитель 37.

Блок 19 начального пуска содер}кит формирователь 38 импульса при включении питания, приемник-дешифратор 39 сигнала начального пуска, первый 40 и второй 41

триггеры, однрвибратор 42, элемент И 43, генератор 44 одиночного импульса.

Устройство управления передачей данных по радиоканалу работает следующим образом.

Всем абонентам присваивают номера, в соответствии с которыми задействуются на этапе инженерной реализации те или иные установочные входы в распределителе 16. Длина распределителя 16 выбирается с учетом количества абонентов и их приоритетности, так как у высокоприоритетных абонентов единица может быть в нескольких разрядах распределителя 16 одновременно, при этом у других абонентов в этих разрядах единиц быть не должно.

При включении питания в блоке 19 начального пуска формирователем 38 импульса при включении питания формируется импульс, обнуляющий триггер 41 блока 19 и триггеры, входящие в состав генератора 44 одиночного импульса блока 19 и устанавливающие в единичное состояние триггер 40 блока 19, что приводит к открыванию элемента И 43, входящего в состав блока 19. Перед началом работы одна из станций, например первая, вырабатывает специальный сигнал начального пуска сети передачи данных, принимаемый всеми абонентами сети, у которых включено питание станций. .Этот сигнал принимается и дешифрируется приемниками-дешифраторами 39 сигнала начального пуска, входящими в состав блока 19. Импульсом с выхода приемника-дешифратора 39 сигнала начального пуска запускается одновибратор 42, входящий в состав блока 19. Длительность импульса, формируемого одновибратором 42, выбирается большей, чем длительность интервала максимального времени распространения радиосигнала между абонентами сети. Включившие питание устройства управления передачей данных по радиоканалу пропустят этот запускающий импульс через элемент И 43 на первый вход генератора 44 одиночного импульса. Этим сигналом из последовательности импульсов с выхода синхронизатора 12, подаваемой с входа блока 19 на второй вход генератора 44 одиночного импульса, будет выделен один импульс на всех включивших питание станциях (не включившиеся станции или включившие питание позже в дальнейшей работе сети не участвуют до тех пор, пока они будучи включенными не получат новый сигнал начального пуска). Этим импульсом установится в единичное состояние триггер 41, что через второй выход блока 19 приведет к разрешению работы элемента 1 запрета. Импульсом с выхода генератора 44.одиночного импульса блока 19 через первый выход блока 19 произойдет установка распределителей 16. У первого абонента единица будет установлена в последнем разряде распределителя

16, у второго - в предпоследнем (если у первого не предусмотрена установка единиц и в предпоследнем разряде) и т.д.

В исходном состоянии все устройства сети контролируют наличие внешнего сиг0 нала несущей на первом входе триггера 9, на первом входе элемента ИЛИ 23 и входе запрета элемента 5 запрета. При появлении этого сигнала, свидетельствующего о начале передачи другим абонентом, триггер 9

5 устанавливается в состояние, при котором блокируется появление выходного сигнала элемента 1 запрета. Кроме того, через элемент ИЛИ 23 блокируется прохождение импульсов с выхода синхронизатора 12 на вход

0 делителя 14 и блокируется элемент запрета 24. После сброса внешнего сигнала несущей на выходе формирователя 7 импульсов появляется сигнал, который через время, определяемое элементом В задержки,

5 устанавливает триггер 9 в исходное состояние. Величина задержки, обеспечивается элементом задержки, равна максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами. Этим же импульсом с

0 выхода формирователя 7 импульсов происходит сброс триггера 11 и через элемент ИЛИ 20 - сброс делителя 14.

При необходимости начать передачу 1-й абонент подает на третий вход элемента 1

5 запрета сигнал запроса передачи. Этот же сигнал подается на третий вход элемента ИЛИ 23, rta третий вход элемента 24 запрета и второй вход элемента И 17. Робота элемента 1 запрета тактируется импульсами,

0 поступающими на второй вход элемента 1 запрета от синхронизатора 12с периодом / следования, равным максимальному времени распространения радиосигнала, между абонентами. Если на первый вход элемента

5 1 запрета поступает сигнал с триггера 9, то абонент, не снимая сигнала запроса, ожидает установки триггера 9 в исходное состояние. После сброса триггера 9, а также когда при поступлении сигнала запроса он нахо0 дится в исходном состоянии, то тактирующему импульсу от синхронизатора 12 и.при разрешении с второго выхода блока 19 начального пуска на выходе элемента1 запрета появляется сигнал,по переднему фронту

5 которого формирователь 2 импульсов выра,- батывает сигнал, длительность которого равна удвоенному периоду следования импульсов синхронизатора 12. Этот сигнал поступает на первый вход элемента И 6 и на второй вход элемента И 16. На выходе элемента И 18 сигнал появится только у того (1-го) устройства, у которого в данный момент времени установлена единица в последнем разряде распределителя 16. Сдвиг распределителя 16 не производится, так как отсутствуют импульсы с выхода элемента ИЛИ 15, с делителя И, элемента 5 запрета и формирователя 7 импульсов. Делитель 14 не работает ввиду блокировки сигналом запроса элемента 13 запрета и сигналом с распределителя 16 элемента 24 запрета. Таким образом, одно (i-e) из устройств сети выдает через элемент И 18 и элемент ИЛИ 3 сигнал на включение передатчика, обес- . печиеяя включение передатчика на время длительности сигнала с выхода формирователя 2 импульсов. Синхронизаторы 12 во всех устройствах вырабатывают импульсы синхронно.

По окончании импульса с выхода формирователя 2 импульсов по его заднему фронту формирователем 4 импульсов формируется сигнал, проходящий через открытый элемент И 17 на первый вход триггера 10, устанавливая его в состояние, при котором на выходе устройства появляется сигнал разрешения передни. При этом сигнал с выхода триггера 10 поступает на второй вход элемента ИЛИ 3, что приводит к появлению на его выходе, а значит, и на выходе устройства сигнала включения передатчика. По окончании передачи данных абонент снимает с входа устройства сигнал запроса, что приводит к установке в исходное состояние триггера 10 и снятию сигналов включения передатчика и разрешения передачи. Кроме этого, по заднему фронту сигнала запроса формирователь 21 импульсов выдает короткий импульс, проходящий через разблокированный (при отсутствии чужой несущей) элемент 5 запрета и элемент ИЛИ 15 на вход сдвига распределителя 16 данного устройства. Единица в распределителе данного устройства передвигается из последнего разряда в первый. По этому же заднему фронту сигнала запроса формирователь 22 импульсов вырабатывает длинный импульс, удерживающий на время своей длительности элемент 13 запрета в заблокированном состоянии. Длительность импульса, вырабатываемого формирователем 22, равна интервалу максимального времени распространения радиосигнала между абонентами. в данном устройстве начало работы делителя синхронизируется относительно других абонентов сети.

В устройствах управления других абонентов сети продвижение единицы в распределителе 16 обеспечивается следующим образом. Передача, осуществлявшаяся данным 1-м устройством, воспринималась ими; как наличие внешнего сигнала несущей на их соответствующих входах. По заднему фронту этого сигнала формирователь 7 им- 5 пульсов вырабатывал короткий импульс, подаваемый через элемент ИЛИ 15 на вход сдвига распределителя 16, обеспечивая продвижение единицы в нем. Единица Ё последнем разряде распределителя 16 появ- 10 ляется у следующего (1+1)-го по номеру устройства, если у предшествующего не было двух единиц подряд в распределителе 16. Через время, обеспечиваемое элементом 8 задержки и равное максимальному времени 15 распространения радиосигнала между абонентами, триггер 9 у всех устройств, кроме предшествующего, но в том числе и у очередного, устанавливается в исходное состояние. Если у очередного (1+1)-го устройства 0 есть сигнал запроса, то оно начинает передачу, аналогично рассмотренному.

У предшествующего 1-го абонента в это время происходит следующее. После разблокирования элемента 13 запрета начина- 5 ется поступление импульсов с выхода синхронизатора 12 на вход делителя 14. Его емкость выбирается из следующих соображений. Импульс на его выходе должен появляться только тогда, когда обнаружено, что 0 очередной абонент гарантированно с учетом максимального времени распространения радиосигнала между абонентами и процессов переключений и последовательности выработки сигналов в устройстве уп- 5 равления не включает свой передатчик и не выходит на передачу, т.е. только тогда все устройства должны осуществить сдвиг распределителей 16 и передать радиоканал следующему абоненту. В этом случае мини- 0 мальную емкость делителя 14 можно выбрать следующим образом. Рассмотрим это на примере i-й станции, только что завершившей передачу. Через максимальное время распространения радиосигнала меж- 5 ду абонентами от момента завершения в нем начнется поступление импульсов на вход делителя 14. Если остальные абоненты удалены от i-ro на расстояние, соответствующее максимальному времени распростра- 0 нения радиосигнала, то у них сброс внешнего сигнала несущей произойдет примерно в это же время и тоже начнется (при отсутствии запроса на передачу) поступление импульсов в делитель 14. Если же у них 5 есть запрос на передачу, то у (i+1)-ro абонента еще через интервал времени, равный максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами, сбросится триггер 9 и начнется формирование им- пульса на выходе формирователя 2

импульсов и тем самым появится сигнал включения передатчика. Через интервал времени, равный максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами несущая oT(i-H)-ro передатчика достигнет 1-го абонента и заблокирует элемент 13 запрета. Поступление импульсов на вход делителя 14 прекратится. Таким образом, минимальная емкость делителя 14 должна быть равна 5-6 (с учетом процессов переключений у абонентов и т.п.). Максимально коэффициент деления делителя 14 выбирается суметом приемлемой длины интервала времени между соседними по номерам абонентами при отсутствии у них запросов. Выбор емкости делителя 14 осуществляется на этапе инженерной реализации схемы с учетом приведенных соображений.

Таким образом, у предществующего 1-го абонента происходит подача импульсов на вход делителя 14 до поступления внешнего сигнала несущей от последующего абонента ВТОМ случае, если у него нет собственного очередного запроса на передачу. При появлении сигнала несущей устанавливается триггер 9, блокируя работу элемента 1 запрета, При снятии сигнала несущей по заднему фронту формирователь 7 импульсов выдает импульс, продвигающий единицу в распределителе 16, сбрасывающий недоза- полненный делитель 14 и через элемент 8 задержки устанавливающий триггер 9 в исходное состояние. Управление передается {1+2)-му абоненту.

Предположим, что в этом случае у 1-го абонента возникает запрос на передачу, Перзым же после снятия блокировки с триггера 9 импульсом с выхода синхронизатора 12 запустится формирователь 2 импульсов, Однако через закрытый у данного i-ro устройства элемент И 18 он не пройдет и включения передатчика не будет. По окончании импульса с выхода формирователя 2 импульсов формирователь 4 импульсов выдаст импульс, который не будет пропущен через закрытый у данного 1-го абонента элемент И 17 на первый вход триггера 10, поэтому сигнал разрешения передачи выдан не будет. Если (1+2)-й абонент имеет запрос на передачу и начал ее, получив управление, то сигнал несущей от его работы будет получен 1-м абонентом через интервал времени распространения сигнала между ними. Если это время равно максимальному времени распространения радиосигнала в данной сети, то сигнал несущей будет получен 1-м устройством примерно после окончания импульса с выхода формирователя 2 импульсов. Если же время распространения сигнала между Ними будет меньше максимального, то сигнал несущей будет получен во время импульса с выхода формирователя 2 импульсов, В этом случае сработает элемент И 6 и сигналом с его выхода триггер 11 будет установлен в положение, при котором на выход устройства будет выработан сигнал столкновения. По этому сигналу 1-й абонент снимет с выхода своего устройства управления сигнал запроса. При снятии сигнала за0 проса по его заднему фронту будет подтверждено сброшенное состояние триггера 10 и будут выработаны импульсы формирователями 21 и 22 импульсов. Импульс с выхода формирователя 21 импульсов сбро5 сит на чавший работу, но недозаполненный делитель 14, и не вызовет ложного срабатывания распределителя 16, так как будет заблокирован сигналом несущей элемент 5 запрета. Импульс с выхода формирователя

0 22 импульсов не окажет никакого действия ввиду наличия на втором входе элемента 24 запрета и на первом входе элемента ИЛ И 23 внешнего сигнала несущей, После снятия сигнала несущей у -го и остальных, кроме

5 (i+2)-ro, абонентов импульсом с выхода формирователя 7 импульсов сбросится триггер 11, делитель 14 и подвинется единица в распределителе 1Q. У )-го абонента по заднему фронту сигнала запроса передачи

0 произойдет сброс триггера 10 и импульсом с выхода формирователя 21 импульсов через открытый элемент 5 запрета и элемент ИЛИ 15 сдвиг единицы в распределителе 16. Рассмотрим работу устройства в том

5 случае, когда запрос на передачу у очередного абонента, которому передано управление, отсутствует, У предшествующего абонента, который только что завершил передачу, при снятии сигнала запроса форми0 рователь 22 импульсов выработает импульс длительностью, равный максимальному времени распространения радиосигнала между абонентами, по окончании которого будут разблокированы элемент 13 запрета и

5 элемент 24 запрета, после чего начнется поступление импульсов на вход делителя 14 через элемент 34 запрета. У остальных абонентов, не имеющих запросов на передачу, по заднему фронту сигнала несущей

0 произойдет сдвиг распределителя 16 импульсами с выхода формирователя 7 импульсов. Кроме того, после сброса сигнала несущей через разблокированный элемент- 13 запрета начнется поступление импуль5 сов на вход делителя 14. Это будет происходить и у того абонента, чья оч ередь на управление каналом наступила, но при отсутствии с него запроса на передачу (если же у него запрос на передачу есть, то все произойдет аналогично описанным процессам), У тех же абонентов, чья очередь еще не наступила, но они имеют запрос на передачу, будет происходить следующее. Если это предшествующий абонент, только что завершивший работу и вновь имеющий за- прос, то у него через максимальное время распространения радиосигнала между абонентами разблокируеся элемент 24 запрета, откроется элемент И 25 и через элемент ИЛИ 26 начнут поступать импульсы на вход делителя 14. У других абонентов, чья очередь еще не наступила, но запрос имеется, по снятии сигнала несущей, достигнувшей их.через время распространения радиосигналов, разблокируется также элемент 24 за- прета, откроется элемент И 25 и аналогично начнет работать делитель 14. При достижении коэффициента деления делитель 14 во всех устройствах выдаст импульс на вход распределителя 16 через элемент ИЛИ 15. Произойдет сдвиг единицы в них и все устройства таким образом ускоренно осуществят передачу управления следующему, очередному по номеру, абоненту. Связь выхода последнего разряда распределителя 16 с входом его первого разряда обеспечит цикличность процесса передачи управления в сети. Столкновения сообщений в радиоканале, а значит, и их искажения в предлагаемом устройстве фактически иск- лючаются при любой интенсивности возникновения запросов.

Формула изобретения Устройство управления передачей дан- ных по радиоканалу, содержащее последовательно соединенные первый формирователь импульсов, элемент задержки, первый триггер, первый элемент запрета и второй формирователь импульсов, синхронизатор, выход которого подключен к второму входу первого элемента запрета, второй элемент запрета, третий формирователь импульсов, последовательно соединенные второй триггер, выход которого является выходом разрешения пе- редачи, и первый элемент ИЛИ, выход которого является выходом включения передатчика, и последовательно соединенные первый элемент И и третий триггер, выход которого является выходом столкновения, третий вход первого элемента запрета соединен с первым входом второго триггера и является входом запроса передачи, а вход первого формирователя импульсов подключен к входу запрета вторЬго элемента запрета, к второму входу первого триггера, к первому входу первого элемента И и является входом несущей, о т- личающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности за счет устра-- нения столкновения сообщений в радиоканале, введены второй элемент И, выход которого подключен к второму входу второго триггера, последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, распределитель и третий элемент И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные четвертый формирователь импульсов, третий элемент ИЛИ и делитель, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, последовательно соединенные пятый формирователь импульсов, четвертый элемент ИЛИ, третий элемент запрета и пятый элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу делителя, блок начального пуска, первый выход которого соединен с четвертым входом первого элемента запрета, а второй его выход - с вторыми входами распределителя, и последовательно соединенные четвертый элемент запрета и четвертый элемент И, выход которого подключен к второму входу пятого элемента ИЛИ, выход синхронизатора соединен с вторыми входами третьего элемента запрета и четвертого элемента И и с входом блока начального пуска, вход четвёртого формирователя импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, с входом пятого формирователя импульсов, с первым входом четвертого элемента запрета, с первым входом второго элемента И и с входом запроса передачи, третий вход четвертого элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента запрета и к входу несущей, выход четвертого формирователя импульсов соединен с вторым входом второго элемента запрета, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход первого формирователя импульсов соединен с вторыми входами третьего триггера и третьего элемента ИЛИ и с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход пятого формирователя импульсов подключен к третьему входу чегвертого элемента запрета, выход второго формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и третьего элементов .И и с входом третьего формирователя импульсов, выход которо/о подключен к второму входу второго элемента И, второй вь ход третьего триггера соединен с третьим входом второго элемента И. а выход распределителя подключен к третьему входу распределителя и к четвертым вхо- дам второго элемента И и четвертого элемента запрета.

Синхронизатор 11

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации и может использоваться при построении сетей передачи данных на основе широковещательной пакетной радиосвязи. Целью изобретения является повышение пропускной способности за счет устранения столкновений сообщений в радиоканале. Это достигается введением блока начального пуска, распределителя, делителя, четырех элементов ИЛИ, трех элементов И, двух элементов запрета и двух формирователей импульсов. Устройство осуществляет децентрализованное поочередное управление передачей данных по радиоканалу, исключая столкновение сообщений, необходимость их повторной передачи, длительные простои абонентов. Кроме того, оно дает возможность предоставлять наиболее приоритетным из абонентов более частый выход на передачу и соблюдать гарантированный порядок обязательного выхода на передачу каждого из абонентов. 3 ил.

fpue.2

Но элемента i запрета

Фи&.Ъ