Устройство для управления каналами связи Советский патент 1980 года по МПК G06F11/08 

Изобретение относится к области вы« чиспительной техники и технике передачи данных и может быть применено на центрах (узлах) коммутации в качестве аппаретуры сопряжения ЭВМ (оконечного оборудования) с та каналами связи (модемами), реапизующай одновременно с сопряжением функции.зашиты от ошибок путем обнаружения эти.х ошибок с помощью помахозащитньгк кодов и информации с посимвольной обработке данных в модемах, исправления ошибок теми же кодами или за счет организации, автоматического переспроса искаженной информации (массивов данных) по каждому из тп обслуживаемьрс каналов связи.

Изобретение является усовершенствованием известного устройствва описанвого в авт. свид, № 548855.

В основном изобретении описано уст ройство для управления каналами связи, содержащее блок регистров, блок onpocaj П - разрядный сумматор по гпов 2 на гг входов на каждый разряд, коммутатор, блок декодирования} оператив г,то намятЬе блок кодирования, блок связи с ЭВМв блок упраЕпани$1 Первый вход и выход блока регистров соединены с первым входом и выходом устройства. аход и выход блока связи с ЭВМ соединены со вторым нходом к БЬКОДОМ устройства,. Вторые аход и выход бдока регистров соединекы с первьа вькодом н входом блока опроса, третий выход бло-

fO ка .регистров соединен со аходом сумматора по той 2, выход которого соединен с первым В.ХОДОМ комментатора. Второй аход коммутатора соеданен со вто- рым выходом блока опроса, nepBbdi вьь

15 ход с третьим входом оперативной пакштиа а второй выход со входом блока декодирования, вьосод которого соединен со вторым входом оперативной . Первый выход и аход оператив-

20 йой памяти соединены со вторыми аходо ч{ k выходом блока связи с ЭВЛ. Второй выход оперативной памяти соединен со аходом блока кодирования, выход которо

го соединен со вторым входом блока оп роса. Первые управляющие аходы и выходы блока управления соединены с первыми управляющими вькодами и входами блоков регистров, опроса, декодирования, г оперативной памяти, кодирования, связи с ЭВМ, Второй управляпющий выход блока управления соединен с управляющим входом коммутатора, третий управляющий выход - с первым управляющим входом ком-- Ю мутатора, второй, управляющий вход которого соеднмен с выходом индикатор ошибки блока декодирования, а адресный выход блока управления соединен: с адресным входом оперативной памяти,15

Это устройство, хотяи обеспечивает вьюокую скорость передачи данных, однако, приводит к сравнительно высокой вероятности необнаруженной ощибкй (коэффициенту необнаруженных ошибок) в при- 20 нимаемых- по каждому каналу связи массивах данных, В суммарном кодовом мао сиве эта вероятность определяется двумя факторами, появлением необнаруженных ошибок в суммируемых кодовых мас-ч 25 сивах и появлением обнаруживаемых кодом ошибок в суммируемых кодоЁых масч сивах, образующих после суммирования необнаруженные кодом ошибки.

Уменьшение величины вероятности30

необнаруженной ошибки возможно осуществлять различными путяш.| например применением более сильных кодов, т.е. введением дополнительной избыточности. Однако это резко снижает эффек- 35 тивную скорость передачи данных.

Анализ разработок по данному вопросу показывает, что наиболее целесообразным путем, с еспечивающим заданную величину вероятности необнаруженной40

ошибки практически без снижения скорости передачи, является использование (при организации в устройстве процедуры защиты от ошибок) результатов посимволь ной обработки массивов данных в дис- {5 кретном канале ( в модемах). Посимволь ная обработка состоит в обнаружении ошибок косвенным методом, основанном на контроле параметров сигналов данных и использовании формируемых сигналов о 50 посимвольных стираниях для принятия решения. Эта обработка нашла применение в.аппаратуре передачи данньгх и реализуется путем использования в модемах детекторов качества сигналов данных, ко- 55 торые выявляют сомнительнье символы в массивах данньрс, возникающие за счет влияния как случайных (независимьк),

так и группируюишлся (пакетов) помо.х (ошибок) в -каналах связи, и форьтаруют сигналы, указьшающие на этот факт.

Однако в настоящее время практически отсутствуют устройства, использующие сигналы о сомнительпьрс символах, сформированные детекторами качества (модемами, для защиты от ошибок в i каналах связи, где 1,2, . . ., m ), Исследования показьшают, что при реализации такого устройства наиболее целесообразно использовать указанные сигналы в устройстве как условньгх посимвольных стираний, т. е. накопление числа сигналов о появляющихся на длине каждого ,кодового массива .сомнительных символах и принятие решения о правильности или стирании кодового массива по результатам сравнения этого числа с наперед заданным (рассчитанным) порогом, как для случая независимых, так и для случая пакетных ошибок.

Цель изобретения - уменьшение вероятности (коэффициента) необнаруженных ошибок по каждому из гп обслуживаемых каналов практически без снижения скорости передачи сообщений по каждому из ЭТИ.Х каналов.

Для достижения поставленной цели в устройство введены блок счетчиков условньрс стираний и блок сравнения. Третий вход устройства соединен со входом блока счетчиков условньгх стираний, выход которогосоединен с третьим входом блока опроса. Третий выход блока опроCQ соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом оперативной памяти. Управляющие выходы-входы блока счетчиков условных стираний и блока сравнения соединены с четвертым и пятым входомвьрсодом блока управления соответственно. Причем в оперативную память устройства введена зона порогов стирания массивов данных.

Структурная схема устройства приведена на че|этеже.

Устройство содержит блок 1 счетчиков условных; стираний, блок 2 регистров блок 3 опроса, блок 4 сравноиия, п разрядный сумматор 5 по тосЛ 2 на m аходов на каждый разряд, коммутатор 6j блок 7 декодирования, оперативную память 8, блок 9 связи с ЭВЛ, блок 10 кодирования и блок 11 управ юнчя.

Устройство работает )Л1им o6|inзом. Блок 11 упраЕшения устанавливает в ИСХОДНОЙ состояние блоки 1-1О, а также открывает первый в.ход и второй выход коммутатора б и закрывает второй нход и первый выход этого коммутатора Из ЭВМ в зону порогов стирания оперативной памяти 8 вводятся заранее рассчитанные значения порогов стирания ко довых массивов данньсх, определяемые требуемым уровнем вероятности необнаруженных ошибок для каждого из обслуживаемых каналов связи. Величины поро гов могут быть рассчитаны из следующи соотношений а) для случая независимык ошибок в каналах связи n;4n- 00-v).;-v; , V ,n)(/l-(v) б) для случая группирующихся ошибок в каналах связи -()-й-у % ; „ /|-ф(аЧ Ь ,iV -(in)t(cv) в соотношениях (1) и (2) введены следующие параметры и характеристики: П - длина кодового массива|: - нормирование значения контролируемого па раглетра. сигнал б - дисперсия по,махи : (,,п)4 плотность ошибок первого по рядка; р р вероятность ош .бочного прие- ма символа в массиве при н зависимых и пакетных ошибках соответственно;С - вероятность правильного приема символа массива; (1- р,) - коэффициент группирования ошибок 1 (2) кратности He3t. висимьк и па кетньк ошибок, обнаружг1ваемы (tljK )-кодом, соответственнсц 2N,2b. ширина интервала стирания символа в детекторе качества для независимых и груп- пирующи.хся ошибок соответственно;(Q) |б1х-ФУИКЦИя норми ii2ir ( рованного нормального распределения. Задаваясь конкретными значениями параметров П , 6 h , , можно рассчитать величины порогов Оо о Так, например, для случая {256,240)-ко да и (64,48)-кода (укороченные циклические коды с образующим полиномом Х Н-Х + Х +1), при РО 1 10Ч1 10 , о 4, 4 16, Ь ( Л ) О,1а4о,4а, - р 1;0.3, значения для порогов стирания п и 1риведены в таблице. -После ввода в оперативную память порогов стирания, устройство работает следующим образом. Если какие-либо из m каналов требуют обслуживания, то блок 11 управления по сигналу запроса обслуживания, формируемому для соответствующего канала в блоке 3 опроса, управляет подсчетом сигналов 66 условных пдсимвольных стираниях отдельно по независимым и группирующимся ошибкам, формируемых. детекторами качества сигналов данных (модемами) и накапливаемых в счетчиках блока 1 счетчиков условных стираний, и вводом кодовых массивов данных из каналов (модемов) в соответствующие канальные регистры блока 2 региетров, а также вьюодом массивов данных из регистров блока 2 в каналы связи (модемы Как только в данном цикле обработки сообщений в I канальных регистрах из m ( t 2, 3, „,, m ) накопителя по одному кодовому массиву, закодироваиному{П ,К )-кодом, то в течение времени .tf,gf, Чвр пер/, V ТП.Р./., где ГП - количество каналов связи (модемов) J овр время обработки кодового. массива; 6/ft время ввода-вывода кодового MaccHBaj Tqep- время .передачи кодового массива по каналу связи| П -длина кодового массива, E.J - длина i ГО канального ре гистра; S- - скорость передачи в i ом канале связив Эти кодовые массивы из канальных; регистров блока 1 паралл 5льным кодом поочередно переносятся в сумматор 5 по ГПо5 образуется суммарный кодовый массив, через коммутатор 6 поразрядно поступает в блок 7 декодирования. Как только в блок 7 дирования поступает весь суммарный кодовый массив, этот блок .7 формирует и выдает со своего выхода индикатор оши ки на второй управ пяющий ккод коммутатора 61 сигнал когда в суммарно кодовом массиве в результате декодирования обнаружена хотя бы одна ошибка, и сигнал О, когда в суммарном кодовом массиве ошибок нет. После этого с марный кодовый массив стирается. Если в блоке 7 декодирования сформиро ван сигнал 1, то этимСигналом зак рывается первый вход и открывается вт рой вход ко1у1мутатора 6, При этом через коммутатор 6 осуществляется пооче редный. ввод ут1аствовавших в суммировании нотой2 в данном цикле приема и обработки канальньк кодовых массивов в блок 7 декодирования, где калодьй из . НИ.Х декодируется независимо. И, если ошибок кодом не обнаруксено, массив п ресьшается в оперативную намять 8 по адресу, формируемому блоком 11 управления. Затем сравнивается количество с налов об условных посимБопьнык стира™ ниях, накопленное в блоке 1 для данног кодового массива соответственно но сти раниям вне и внутри пакетов ошибок, с порогами стирания для этого кодового массива. Для вьшолнения этой процедур блок 3 опроса, управляемый сигнала1 ш из блока 11 управления, пересьиа.1эт из блока 1 в блок 4 сравнения, также управляемые сигналами из блока 11 упра ления, соответствующие числа СИГНЕУЮВ об условных стираниях, В блок 4 сра нения из зоны порогов стирания операти ной памяти 8 по задатшому адресу соответствукллгго канала связи пересылаются также значения порогов стирания для данного канала (массива), россчитанньк для случая ошибок, не обнаруживаемых кодом в суммируемьрс кодовьсх. массивах. Если пороги не превышены, то кодовый массив через блок 9 сопряжения с ЭВМ передается получателю сообщений (в ЭВМ), Если же на любом из .этапов . анализа кодового массива либо кодом, либо по стираниям (соответствующий сирнал поступает но управляющей цепи из блока 4 сравнения в блок 11 управления) обнаружена ошибка в кодовом массиве, то в зависимости от принятого метода исправления ошибок канальные кодовые массивы или исправляются в блоке 7 декодирования, а затем возвращаются в оперативную память 8 по адресу, указанному блоком 11 управления, или эти кодовые массивы стираются в оперативной памяти 8 и организуется itx переспрос но обратным каналам связи. Далее-сигналами от- блока 11 управления устанавливаются коммутатор 6 и суьлматор 5 по шосЯ 2, блок 1 и. блок 4 сравнения в исходное состояние, накапливаются -сигналы условньр стираний и след аошие канальные кодовые массивы, а также формируется сл-едуюший суммарный кодовый массив. Затем повторяется процесс принятия решения о наличии или отсутствии в канальных кодовых массивах по результатам декодирования суммарного кодового массива. . Если же в данном суммарном кодовом массиве ошибок нет и в блоке 7 декодирования сформирован сигнал О, то этим сигналом закрьшается первый и открьюает ся второй в.ход коммутатора 6, а также закрывается второй и открывается пэрвый вьиод этого коммутатора. Тогда блок 11 управления формирует и посылает в сооа ветствующий регистр блока 2 и в блок 3 опроса сигналы управления, в соответствии с кшорыми необ.ходимый кодовый массив из блока 2 через блок 3 опроса и коммутатор 6 поступает непосредственно в оперативную память 8 по адресу, формируемому блоком 11 управления, минуя блок 7 декодирования, Таким же образом пересыпаются в оперативную память все кодовые массивы.з обслуживаемые в данном цикле. Далее блок 3 опроса по сигналам управления от блока 11 управления пересылает числа сигналов условных стираний по ксм;дому кодовому массиву из блока 1 в блок 4 сравнения, куда из зоны порогов оперативной памяти 8 по адресу того же канала связи поступают значения порогов стирания по независямьгм и пакетирующимся ошибкам, рассчитанные для случая ошибок, не обнаруживаемых кодом в суммарном кодовом массиве. Это позволяет обнаруживать ошибки в суммируемых кодовых .массивах, которые дают по ле суммирования необнаруживаемую кодом ошибку Если при сравнении пороги н-8 превышены, соответствующий кодовый массив из оперативной памяти 8 поступает в блок 9 связи с ЭВМ и далее по.лучатепю (в ЭВМ). Если же пороги превышены, данный кодовый массив в зависимости от выбранного метода исправления ошибок либо исправляется в блоке 7 декодирования и возвращается в one-. ративную память 8, либо стирается в on ративной памяти 8 и организуется его пе респрос по соответственному обратному каналу связи. В первом случае (при исправлении ошибок кодом) возможно дальнейшее уменьшение вероятностинеобнару женной ошибки путем сравнения числа си налов условных, стираний с порогами, рас считанными для случая ошибок, не обна- руживаемых кодом в суммируемых кодовых массивах (как для случая формирования сигнала .l на выходе индиЗкатора ошибки блока 7 декодирования) и далее принятия решения по алгоритму для случая обнаружения кодом ошибки в суммарном кодовом массиве. После того, как из каждого обслуживаемого канального регистра блока 2 в оперативную память 8 поступит,- минуя блок 7 декодирования, по одному кодовому, массиву и они будут проверены на условные стирания, безошибочные кодовые массивы передаются далее через блок 9 связи с ЭВМ получат,елю, а блок 11 управления восстанавливает исходное состояние блока 1, блока 4 сравнения, сумматора 5 по mool 2 и коммутатора 6 Далее происходит процесс формирования следующего суммарного кодового массива из кодовых массивов, поступаю- ЩИ.Х в устройство из обслуживаемых каналов связи (модемов), и проводится следу ющий цикл обработки информации. Устройство реализует алгоритм защиты от ошибок по дуплексным каналам свя зи за счет использования информации об условных посимвольньрс стираниях и использования помехозащитных линейньк кодов, например циклически.х кодов, об- наруживающих и 11спра1шяющн.х ошибки или только обнаруживающи.х ошибки с исправлением MX путем организации nr pi:Cnpo са (например, метод АЗО). При этом сущность изобретения не мегшется. В случае применения в устройстве исправления ошибок путем организации переспроса и повторения кодовьрс массивов, принятых ранее с ошибками, в передаваемые в каналы связи (модемы), кодовые массивы вставляются сигналы переспроса тех кодовых массивов, которые необходимо повторить. Устройство может работать по упрощенному алгоритму, в котором принятие решения о наличии или отсутстви.и ошибок в кодовьк массивах осуществляется по числу сигналов о посимвольных условных стираниях только для случая, когда блок 7 декодирования формирует си: нал О, т.е. когда в суммарном массиве ошибок не обнаружено. В этом случае вероятность необнаруженнойошибки уменьшается на два-три порядка. Основными условиями работы устройства являются; . принадлежность принимаемых из каналов связи кодовых массивов одному и тому же ( ( , k )- коду5: связь устройства с модемами, в которых должен быть детектор качества си1 нала на два выхода в сторону блока 1 устройства для передачи сигналов о посимвольных стираниях вне и внутри пакетов ошибок (селекция стираний вне и внутри пакетов; ошибок осуществляется за счет выбора нужного способа контроля параметров сигнала данных и оптимального интервала стирания) и один выход- в сторону блока 2 устройства для посимвольной передачи кодовьк массивов дан- Hbixi;3TO условие не вызьшает трудностей технического .характера, так как в настоящее время разработаны различные варианты детекторов качества сигналов данных для модемов, а использование детекторов качества и соответствующих цепай сопряжения модемов с устройством для управления каналами связи предусмотрено ГОСТом 18145-75;; предварительный расчет и введение в оперативную память 8 значений порогов стирания для каждого обслуживаемого канала связи; причем, с одной стороны; пороги стираний на каждый канал рассчитьшаются отдельно для независимых и группирующихся ошибок, а с другой стороны, пороги стираний рассчитьшаются