Анализатор состояния канала множественного доступа Советский патент 1992 года по МПК H04B3/46 H04B3/04 

сл

с

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано при обмене данными между абонентами, использующими канал множественного доступа (КМД) для определения начала конфликтной ситуации, т.е. одновременного выхода в сеть двух и более абонентов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению следует считать анализатор состояния канала множественного доступа, содержащий четыре элемента И, три счетчика, генератор тактовых импульсов, таймер, три блока начальной установки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ.

Анализатор позволяет определить состояние сети. В случае, если произошло наложение пакетов друг на друга, выставляется сигнал на прекращение передачи без ожидания окончания передачи конфликтующих пакетов.

В качестве исходных выбраны сигналы в виде импульсов, соответствующих пересечениям анализируемого процесса порогового уровня. Признаком состояния канала является количество этих пересечений за выбранный интервал времени.

Недостатком данного анализатора является то, что в нем определяется не начало конфликтной ситуации, а лишь ее наличие, причем скважность интервалов определения состояния КМД определяется таймером. Это снижает эффективность использования коллективного ресурса канала, так как от момента начала конфликта до момента его обнаружения информации в КМД искажается, а значит требуется повторная ее передача. Кроме того, возможна ситуация, когда интервал одновременной работы двух абонентов расположен между интервалами определения состояния КМД. Это также снижает эффективность работы анализатора.

Цель изобретения - повышение эффективности анализа, что обеспечивает увеличение пропускной способности канала множественного доступа путем сокращения передачи в случае одновременного занятия канала множественного доступа двумя или более абонентами.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема анализатора: на фиг. 2 - эпюры работы.

Анализатор состояния канала множественного доступа содержит элемент И 1, таймер 2, генератор 3 тактовых импульсов, блоки начальной установки 4-6, элементы И 7-9, счетчики 10-12, элемент ИЛИ-НЕ 13. элемент ИЛИ 14, счетчик 15, регистр 16, электронный ключ 17, регистр 18, коммутатор 19, элементы И 20. 21. 22. триггеры 23,

24, 25, 26, 27, элементы ИЛИ-НЕ 28, 29. элемент И-НЕ 30. регистр 31, электронный- ключ 32.

Анализатор состояния канала множественного доступа работает следующим образом. Сигналы в виде импульсов, соответствующих пересечениям, принимаемым процессом (сигналом шумом) порогового (нулевого) уровня поступают на вход

0 устройства. Известно, что число импульсов, соответствующих пересечению нулевого. порога, является функцией соотношения энергии сигнала и помехи. Применительно к каналу множественного доступа одновре5 менная передача двух и более абонентов приводит к сложению их сигналов, что равноценно увеличению мощности помехи, а следовательно, и увеличению числа импульсов, соответствующих пересечению нулево0 го порога. Причем это число импульсов тем больше, чем больше накладывается сигналов, т.е. абонентов, одновременно получивших доступ к каналу.

В исходном состоянии таймер 2. рабо5 тающий от генератора 3. запускает блоки 4-6, рассчитанные для различных ресурсов установки счетчиками 10-12. Блок 6 устанавливает счетчику 12 ресурс, соответствующий числу нулевых пересечений для

0 присутствия одного абонента в сети. Блок 5 . устанавливает счетчику 11 число, соответствующее числу присутствия двух и более абонентов в сети. Блок 4 устанавливает

5 счетчику 10 ресурс, немного превышающий ресурс счетчика 11. В этом случае счетчики 10-12 работают в режиме слежения.

Сигналы нулевых пересечений поступают на второй вход первого элемента И 1.

0Каждый раз, когда нулевые пересечения

поступают на первый элемент И 1, они проходят затем на входы счетчиков 10-12. которые в этом случае работают в режиме вычитания, следовательно, из ресурсов этих

5 счетчиков вычитается поступаюа(ее число нулевых пересечений в данный момент времени.

Если в сети присутствует сигнал от одного абонента, то содержимое счетчика 12

0 становится нулевым, а содержимое счетчиков 10 и 11 не равно нулю, следовательно, с выхода счетчика 12 поступает сигнал о занятости канала. Если в сеть одновременно поступили сигналы от двух и более абонентов.

5 то содержимое счетчиков 12 и 11 становится нулевым, а содержимое счетчика 10 - не равно нулю, следовательно, с выхода счетчика 11 поступает сигнал о наличии конфликта в сети. Если сеть свободна, то . содержимое всех счетчиков становится равным нулю, так как на вход анализатора поступает белый шум, который имеет максимальное число нулевых пересечений. В результате сигнал с выхода счетчика 10 поступает на элемент ИЛИ--НЕ 13, который показывает незанятость канала. Этот процесс будет повторяться в зависимости от таймера 2.

Учитывая, что запросы на передачу пакетов аппроксимируются пуассоновским законом распределения, вероятность, одновременного начала передачи информации .ничтожно мала. Следовательно в подавляющем большинстве случаев начальная часть одного из передаваемых пакетов, вступивших в конфликт, будет безыскаженнрй. Длительность ее будет определяться как временем начала передачи каждого из пакетов, так и взаимным удалением абонентов, передающих эти пакеты. Таким образом, перед началом наложения пакетов с выхода счетчика 12 поступит сигнал о занятости канала, свидетельствующий о передаче информации одним абонентом. Момент появления этого сигнала выбран началом анализа на возможный конфликт. Причем, в качестве критерия, в соответствии с кото- . рым определяется наложение пакетов, выбраны размеры интервалов между моментами переходов сигнала через заданный уровень. Уменьшение этих интервалов в два и более раз свидетельствует о начале конфликтной ситуации.

Измерение длительности интервалов между переходами через заданный уровень с целью .определения начала одновременной работы абонентов производится следующим образом..

Выходы счетчиков 10 и 12 соединены со входом дешифратора состояния канала .на основе элементов И-НЕ 30, ИЛИ-НЕ 28.29, триггера 26. Для устранения неоднозначности времени установления счетчиков, в нулевое состояние используется стробирующий импульс, формируемый триггером 27 и подаваемый на стробирующий вход триггера 25. В исходном состоянии триггеры 26, 27 находятся в состоянии лог. О. Стробирующий импульс формируется следующим образом. Триггер 27 устанавливается в состояние 1 задним фронтом импульса с таймера 2 и устанавливается в исходное состояние импульсом со второго выхода генератора 3. Таким образом, стробирующий импульс формируется уже после срабатывания счетчиков 10-12. Если к моменту формирования стробирующего импульса комбинация на выходе счетчиков 10 и 12 соответствует Передача пакета, 1, с выхода элемента ИЛИ-НЕ 28 устанавливается триггер 26 в 1 состояние по приходу стробирующего импульса и разрешает прохождение импульсов пересечения нулевого уровня на вход схемы определения начала конфликтной ситуации через элемент И 20 5 В исходное состояние триггер 26 устанапли- вается при распознавании дешифратором состояния сети Канал свободен, после этого прохождения импульсоп пересечения нулевого уров.ня через элемент И 20

0 прекращается.

Рассмотрим работу схемы определения начала конфликтной ситуации. В исходном состоянии триггеры 23-25, регистры 16, 18, 31 находятся в состоянии О. При наличии

5 сигнала разрешения с триггера 25 на элемент И 20 первый импульс пересечения ну- . левого уровня устанавливает триггер 24 в состояние 1, а счетчик импульсов 15 устанавливается в исходное состояние (обнуля0 ется). Стробирующие импульсы с частотой (2 заполняют счетчик 15, второй импудьс перо- сечения нулевого уровня через схему И 21 устанавливает триггер 25 в состояние 1, переписывает кодовую комбинацию с (т)

5 выходов счетчика 15 (число NI) в регистр 16 и сбрасывает счетчик 15 в исходное положение, который начинает вновь заполняться счётными импульсами с первого выхода генератора. Третий импульс пересечения ну0 левого уровня последовательно осуществляет через схему И 22 запись в регистры 18 и 31 кодовых комбинаций соответственно из регистра 16 (число NI) и из счетчика 15 (число N2 - соответствующее

5 временному интервалу между вторым и третьим импульсами пересечения нулевого уровня.сигнала) и перезапись числа N2 в регистр 16. Электронные ключи 17 и 32 позволяют исключить, младшие разряды ()

0 из кодовых комбинаций длиной m с выходов счетчика 15 (М) и регистра 16 (Мм) с целью устранения случайных изменений интервалов отсчетов. Далее процессы измерения продолжаются. Таким образом, в регистре

5 18 запоминается предыдущий (Мы) отсчет, а в регистре 31 - текущий (Mi) отсчет.

Схема сравнения работает следующим образом. Если значение MI, которое запоминается в регистре 31 больше или равно зна0 чению Мы (запоминаемому в регистре 18), то на выходе схемы сравнения - лог.0, а если М Мм. то начвыходе схемы сравнения - лог.О. При отсутствии конфликтной ситуации (Mj MM) триггер 23 находится в

5 состоянии О. В случае возникновения конфликтной ситуации значение временного интервала между соседними отсчетами становится меньше (Mi Мм) предыдущего (когда еще нет конфликта). На выходе схемы сравнения появится уровень лог. Т . этот

уровень установит триггер 23 в единичное состояние, что является сигналом о начале конфликта двух пользователей. В исходное состояние триггер 23 устанавливается лог.0 с выхода триггера 26, при определении анализатором состояния канала множественного доступа состояния .Канал свободен.

Если обозначить через ta - интервал определения состояния канала (в известном анализаторе ),аТа- период следования этих интервалов, определяемый таймером, то длительность одновременной работы двух и .более абонентов до момента обнаружения будет лежать в пределах IK - ta-Ta. В предлагаемом устройстве это время определяется периодом несущей ( tK). Следовательно, время неиспользования канала по причине конфликта в устройстве намного меньше, чем в известном анализаторе. Следовательно, предлагаемое решение позволяет повысить пропускную способность КМД.

Ф о р м у л а и з о б р е т ен и я Анализатор состояния канала множественного доступа поавт.св. № 1443186.отл и- чающийся тем. что. с целью повышения достоверности анализатора первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу уведенного четвертого счетчика, кроме того, введены последовательно соединенные первый регистр, первый вход которого соединен с выходом четвертого счетчика, а второй вход соединен с выходом введенного пятого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И, первый электронный ключ, второй регистр, ком-, мутатор и первый триггер, последовательно соединенные второй триггер,

шестой элемент И, третий триггер и седьмой элемент И, второй вход которого обь- единен с вторым входом шестого элемента И, входом второго триггера, вторым входом четвертого счетчика и

подключен к выходу пятого элемента И, последовательно соединенные второй, электронный ключ, вход которого соединен с выходом четвертого счетчика, и третий регистр, второй вход которого

объединен с вторым входом второго регистра и соединен с выходом седьмого элемента И, а выход третьего регистра подключен к второму входу коммутатора, последовательно соединенные элемент И-НЕ. вход которого соединен с выходом первого счетчика, второй элемент ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика, и четвертый триггер, выход которого

подключен к второму входу первого триггера и второму входу пятого элемента И, третий элемент ИЛИ-НЕ. выход которого подключен к второму входу четвертого триггера, а входы соединены соответственно с выходом первого счетчика и выходом третьего счетчика, пятый триггер, один вход которого соединен с выходом таймера, другой вход - с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к третьему входу четвертого триггера.

, I I

Сущность изобретения: анализатор содержит семь элементов И. таймер, генератор тактовых импульсов, три блока начальной установки, четыре счетчика, три элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, элемент И--НЕ, три регистра, два электронных ключа, коммутатор, пять триггеров. 2 ил.

б

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII1IIIII--------IIHIII

Л

М г л%ль& AK+S . ъ+/о

%tg № /%i

t

-

ГП ГП П