Способ передачи информации по каналам связи и система для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2450466:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный университет имени С.А.Есенина" (RU)

Изобретение относится к области радиосвязи, электросвязи и вычислительной техники, а конкретнее к области способов и систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях. На передающей стороне запоминают данные, выделяют значимые для передачи в реальном времени и передают основными блоками по протоколу без подтверждения, формируют и передают один или несколько резервных блоков, после периода реального времени передают все данные по протоколу с подтверждением, на приемной стороне в период регистрации декодируют, выбирают из основного и резервных блок без искажений или корректируют данные в одном из блоков, а после окончания периода регистрации передают все зарегистрированные данные с подтверждением. Для осуществления способа система на приемной и передающей стороне содержит запоминающие устройства, кодирующие, декодирующие и корректирующие устройства, приемники и передатчики, а также устройства управления. Технический результат изобретения заключается в повышении функциональных возможностей систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях за счет повышения достоверности передаваемой в реальном времени измерительной информации и повышении эффективной пропускной способности канала связи при передаче информации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи, электросвязи и вычислительной техники, а конкретнее к области способов и систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях.

Известны способы передачи дискретной информации (см., например, [1] стр.395-427, [2], [3]).

В известных способах передаваемые по каналам связи данные разбивают на блоки. При наличии искажений передаваемых данных используют одну или несколько дополнительных передач блоков данных. При этом факт наличия искажений определяется использованием канала обратной связи. По каналу обратной связи передают либо принятые сообщения (системы с информационной обратной связью), либо решение о правильном или ошибочном приеме сообщений (системы с решающей обратной связью).

Использование обратной связи обеспечивает высокую достоверность передаваемой информации. Однако в ряде применений систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях известные способы передачи имеют существенные недостатки. Например, при сборе и передаче значительных объемов данных телеизмерений по большому числу параметров сложных технических комплексов необходимы, с одной стороны, каналы связи со спутниковыми сегментами (в том числе и с передачей данных через один или несколько спутников на геостационарной орбите). С другой стороны, часть данных, необходимых для репортажа о поведении сложного технического комплекса и экспресс-анализа данных телеизмерений наиболее значимых параметров, должна передаваться в реальном времени. Гарантированная передача всех данных телеизмерений параметров целесообразна для полного анализа поведения сложного технического комплекса, проводимого после выполнения репортажа о функционировании сложного технического комплекса и экспресс-анализа. Для указанного применения характерна также избыточность частоты выполняемых телеизмерений параметров сложных технических комплексов, обусловленная циклической структурой измерительной информации, что допускает проводить репортаж и экспресс-анализ по части измерений значимых параметров. Спутниковый сегмент канала связи в указанном применении обуславливает, во-первых, значительную задержку сообщений по обратной связи, а во-вторых, повышенную интенсивность искажений передаваемых данных. При задействовании каналов обратной связи значительное время ожидания сообщений о правильном или ошибочном приеме сообщений и существенная вероятность неоднократных повторов для достижения достоверной передачи блоков данных не позволяют реализовать передачу в реальном времени.

Известен также способ, описанный в [4]. В данном способе на передающей стороне данные кодируются для возможности контроля и коррекции ошибок. На каждом уровне протокола связи к полезным данным добавляются заголовки. Для решения проблемы задержек, которые препятствуют реализации передачи в реальном времени, по одному из заявленных в [4] вариантов, полезные данные и заголовки передаются отдельно друг от друга. Полезные данные передаются по протоколу UDP (протокол пользовательских дейтаграмм), который представляет собой протокол передачи без подтверждения. Заголовки пакетируются отдельно и передаются по протоколу TCP (протокол управления передачей), который представляет собой протокол передачи с подтверждением, или по другому заявленному в [4] варианту, также по протоколу без подтверждения. Такой способ считается эффективным при передаче, например, видео- и аудиоданных. При этом способе искажения видео- и аудиоданных более приемлемы по сравнению со способами, где используются подтверждения с приемной стороны в сочетании с применением спутниковых каналов связи (значительные временные задержки на обратную связь приводят к большим и неприемлемым искажением, например передаваемых голосовых сообщений).

Источником недостатков этого способа при использовании в указанном применении (при передаче данных телеизмерений параметров сложных технических комплексов) является большое количество передаваемых блоков и соответственно заголовков и ограничение на время их передачи. В условиях существенной вероятности искажений сообщений в одном из сегментов связи (в указанном применении через связные спутники на геостационарной орбите) большое число передаваемых с подтверждением заголовков не позволяет реализовать передачу в реальном времени. В варианте передачи и полезных данных и заголовков пакетов по протоколу без подтверждения невозможно получить необходимый уровень достоверности передачи данных. Искажение (потери) блоков данных, искажение (потеря) заголовков приводит к существенным потерям полезной информации. Для повышения интенсивности передачи данных используют способ, при котором группируют несколько десятков блоков в так называемое окно (протоколы TCP). Передачу группы блоков включенных в окно проводят без ожидания получения сообщений от приемной стороны. При безошибочном приеме всего окна на передающую сторону передают сообщение («квитанцию»), после получения которой передающая сторона формирует и передает следующее «окно» блоков данных. При обнаружении ошибочной передачи какого-либо блока данных приемная сторона выдает сообщение, содержащее и номер «искаженного» блока. Этим существенно повышается темп передачи данных. Существует несколько вариантов реагирования на сообщение об искажении переданного блока данных. Например, на приемной стороне игнорируются все блоки данных окна, следующие за искаженным блоком, а передающая сторона после получения квитанции об искаженном блоке повторяет его передачу и вслед за ним передает следующие за ним блоки в количестве, обеспечивающем формирование нового окна. Однако для рассматриваемого применения требующего гарантированного времени доставки блоков данных приемной стороне при репортаже и экспресс-анализе и эти способы неприемлемы, так как время доставки данных не гарантируется и может быть недопустимо большим.

Известен способ [5], принимаемый за прототип. В этом способе в период регистрации данных телеизмерений передается только часть данных в реальном времени с выполнением при этом требований по времени доставки и по достоверности передачи, а после периода регистрации - гарантированно доставляются все зарегистрированные данные по протоколу с подтверждением.

Для решения задачи передачи данных в реальном времени по транспортному протоколу без подтверждения потребителю передаются только значимые для использования в этот период данные. Весь же объем зарегистрированных данных запоминают в месте приема телеизмерений.

Сокращением данных передаваемых в реальном времени создается временной резерв, который используется для повышения достоверности передач данных. Для решения задачи выполнения требований по достоверности передачи данных помимо использования помехоустойчивого кодирования блоков данных для каждого передаваемого блока данных формируются и передаются один или несколько резервных блоков.

Для решения задачи гарантированной доставки всех данных (после завершения периода регистрации данных и сопровождающей этот период передачи части данных в реальном времени) выполняют передачу данных по транспортному протоколу с подтверждением.

Однако и этому способу присущи недостатки.

Во-первых, передача резервных блоков при передаче части измерительных данных в реальном времени приводит к тому, что критичный сегмент связи (в указанном применении - через спутники-ретрансляторы на геостационарной орбите) постоянно нагружается передачей данных с предельно допустимой для канала скоростью их пересылки. Вероятность искажения символов сообщений на предельной частоте зачастую в десятки и более раз больше вероятности искажения при меньшей частоте передач. Выигрыш в повышении достоверности за счет передачи резервных блоков может быть в значительной степени нивелирован ухудшением качества передачи из-за предельной загрузки канала связи.

Во-вторых, накопление на стороне - источнике телеизмерений больших объемов этих данных - с последующей их передачей с использованием протоколов с подтверждением также приводит к длительной загрузке канала связи передачами данных на предельной скорости их пересылки и из-за высокого уровня искажений существенно возрастает время на повторные передачи блоков данных. На практике фактическое время передачи соответствующего объема данных в десять и более раз выше расчетного (определяемого из предположений, что передачу удается вести с темпом, близким к предельному для канала связи, но при этом уровень помех приводит к несущественному количеству повторов искаженных блоков данных).

В-третьих, использование обратной связи в условиях применения спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите повышает время от отправки данных передающей стороной до поступления квитанций с приемной стороны (более 0,5 секунд при передаче данных через один спутник и более 1 секунды при передаче данных через два спутника). Использование обычных рекомендаций к выбору размеров блоков данных и размеров окна блоков в протоколах с подтверждением приводит к тому, что после отправки окна блоков данных передающая сторона находится на достаточно большом отрезке времени в состоянии ожидания поступления квитанции от приемной стороны. В известных способах такие отрезки времени не используются для повышения эффективности передач данных.

В-четвертых, в ряде указанных выше применений при передаче данных измерений сложных технических комплексов устанавливают монопольный режим связи для передающей и приемной стороны. В канале связи отсутствуют передачи каких-либо иных потоков данных. В этом случае отрезок времени от момента окончания отправки передающей стороной окна данных и до момента поступления квитанции с приемной стороны о безошибочном приеме окна данных (при отсутствии искажений), а также отрезок времени от момента отправки передающей стороной блока данных и до момента поступления квитанции об искажении этого блока данных (при появлении искажений в канале связи) являются детерминированными (длительность этих отрезков времени не подвержена каким-либо существенным флуктуациям). Однако такие особенности в известных способах не используются для повышения достоверности передачи данных и для повышения эффективной пропускной способности канала связи.

В-пятых, дополнительным фактором увеличения совокупного времени на передачу зарегистрированных на передающей стороне данных является искажение или потеря квитанций о результатах передачи блоков данных. При этом передающая сторона остается «неинформированной» о передаче без искажений окна или об искажении данных в каком-либо блоке. Практика применения известных способов предусматривает:

установку определенного временного интервала, так называемого «тайм-аута», по истечении которого, например, окно блоков данных передается повторно;

включение механизма подтверждения при передаче квитанций.

И в том и в другом случае неэффективно тратится дополнительное время.

Практически используемые спутниковые каналы связи имеют предельную пропускную способность от 106 до 108 бит в секунду. За время ожиданий квитанций (например, 0,5 секунды) после передачи одного окна данных, когда в существующих способах с подтверждением приостанавливается передача данных, была бы возможна передача еще нескольких (до десятка при пропускной способности 106 бит/с) или нескольких сотен окон данных (при пропускной способности 108 бит/с).

Цель предлагаемого способа передачи информации по каналам связи и системы для его осуществления в период регистрации и передачи части данных в реальном времени - повышение достоверности передачи, а после периода регистрации - в уменьшении совокупного времени доставки всех зарегистрированных данных.

Цель достигается реализацией заявляемых способа передачи информации по каналам связи и системы для его осуществления.

В ряде применений систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях, например, при сборе и передаче значительных объемов данных телеизмерений по большому числу параметров сложных технических комплексов данный подход позволяет:

- существенно повысить достоверность данных, передаваемых в реальном времени для проведения репортажа о поведении сложных технических комплексов и экспресс-анализа значимых параметров;

- сократить время гарантированной доставки всех зарегистрированных данных для полного анализа параметров сложных технических комплексов.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

В процессе подготовки к передаче данных проводят тестирование канала связи и оценивают фактические его характеристики. Например, передаются в режиме без подтверждения блоки тестовых данных. При тестировании изменяют размер передаваемых блоков данных, а также изменяют скважность передачи (перед передачей символов блока данных в канал связи осуществляют задержку на заданный временной интервал). На приемной стороне подсчитывают количество искаженных блоков при различных параметрах тестовых данных (скважность передачи символов и размер блока). Полученные данные используют в качестве исходных для моделирования передач данных по каналу связи. Моделируют варианты передач данных в режиме реального времени и в режиме передач с подтверждением. По результатам моделирования определяют оптимальные для данного канала связи параметры передач данных, а именно задержку перед выдачей очередного символа в канал связи (скважность передач); размеры блока (при передаче по протоколам без и с подтверждением); число передаваемых резервных блоков; число передаваемых блоков в окне.

В процессе передачи данных в реальном времени (при передаче части данных, необходимых для репортажа о поведении сложного технического объекта) на передающей стороне осуществляется, как и в известном способе, передача текущих блоков измерительной информации, а также передача одного или нескольких резервных блоков, регламентированная временным ограничением реального времени. В отличие от известного способа в соответствии с данными моделирования устанавливают при необходимости временную задержку перед выдачей символов в канал связи и размер блока данных. При отдельных сочетаниях фактической вероятности искажения передаваемого символа в канале связи (зависящей от интенсивности передач) и размера блока достигается более высокая эффективная пропускная способность (объем переданных без искажений данных в единицу времени).

На принимающей стороне, как и в известном способе, осуществляется:

- прием блоков данных, регламентированный временными ограничениями реального времени;

- выбор блока, содержащего неискаженную информацию или при условии отсутствия такого блока восстановление наименее искаженного блока данных.

При передаче всего зарегистрированного объема данных, как и в известных способах, на передающей стороне формируют окно блоков данных и передают его в канал связи.

В отличие от известных способов новые окна данных формируют и передают в канал связи с незначительной задержкой (первая задержка), но без ожидания прихода квитанции от приемной стороны. Все переданные в канал связи окна блоков данных запоминают, причем для каждого блока запоминают также сумму момента времени передачи в канал связи и детерминированного отрезка времени, необходимого на доставку квитанции от приемной стороны (эта сумма - первый момент времени - определяет возможный момент времени поступления квитанции об искажении переданного блока данных). Указанная выше первая задержка необходима для разделения возможных моментов прихода квитанций об искажении последнего блока в окне, квитанции о передаче окна данных без искажений и квитанции об искажении первого блока следующего окна. Для реализации обязательности такого разделения на приемной стороне выдачу квитанции о передаче окна без искажений задерживают на некоторое время - вторая задержка (например, примерно на половину первой задержки).

Кроме того, также в отличие от известных способов размер блоков данных, число блоков данных в окне устанавливают по результатам моделирования. Помимо этого по результатам моделирования устанавливают при необходимости временную задержку перед выдачей очередного символа в канал связи (устанавливают скважность передач данных). При отдельных сочетаниях фактической вероятности искажения передаваемого символа в канале связи (зависящей от интенсивности передач), размера блока и числа блоков в окне достигается более высокая эффективная пропускная способность (объем переданных без искажений данных в единицу времени).

Как и в известных способах при приеме квитанции, подтверждающей правильную передачу окна данных, из запоминающего устройства хранящего переданные в канал связи блоки данных соответствующую часть массива удаляют. При приеме квитанции с номером искаженного блока данных повторяют передачу указанного блока и следующих за ним блоков в окне данных.

В отличие от известных способов при получении квитанции от приемной стороны и при обнаружении искажений в данных квитанции на передающей стороне регистрируется момент прихода искаженной квитанции (по процедурам, реализованным в известных способах, при обнаружении искажений квитанций факт их поступления использовать нельзя, так как возможно, например, искажение номера блока искаженного при передаче). Из массива блоков, переданных в канал связи, находят запись, у которой совпадает (в пределах возможной точности) с моментом прихода искаженной квитанции указанный выше первый момент времени (была передана квитанция об искажении данного блока данных) или (для последнего блока в окне данных) совпадает с моментом прихода искаженной квитанции сумма первого момента времени и второй задержки (была передана квитанция о правильной передаче окна данных). В условиях монополизации канала связи между передающей и приемной стороной и связанной с этим детерминированности времени передач сообщений, это позволяет, несмотря на искажение квитанций, правильно идентифицировать содержимое квитанции (квитанция об искаженной передаче конкретного блока данных или квитанция о правильной передаче окна блоков).

Предложенный способ и система для его осуществления поясняется фиг.1. Компоненты и связи, отличающие предложенную систему от известной, выделены на фиг.1 более толстыми линиями.

На передающей стороне реализуются, как и в известной системе, следующие компоненты:

1 - источник данных;

2 - первое запоминающее устройство;

3 - первый мультиплексор;

4 - первое кодирующее устройство;

5 - первое устройство управления;

6 - первый передатчик;

7 - первый приемник;

8 - первое устройство декодирования;

9 - первое устройство коррекции.

В отличие от известной в состав системы на передающей стороне включены также:

10 - устройство формирования блоков данных тестирования канала связи;

11 - устройство моделирования передач данных по каналу связи;

Компоненты передающей стороны, как и в известной системе, соединены следующим образом:

выходы 12 источника данных 1 соединены с входами первого запоминающего устройства 2, с первыми входами первого мультиплексора 3 и первыми информационными входами первого устройства управления 5;

выходы 13 первого запоминающего устройства 2 соединены со вторыми входами первого мультиплексора 3;

информационные выходы 15 первого устройства управления 5 соединены с третьими входами первого мультиплексора 3;

первые управляющие выходы 16 первого устройства управления 5 соединены с входами управления первого мультиплексора 3;

вторые управляющие выходы 17 первого устройства управления 5 соединены с входами управления первого кодирующего устройства 4;

третьи управляющие выходы 18 первого устройства управления 5 соединены с управляющими входами первого запоминающего устройства 2;

выходы 19 первого кодирующего устройства 4 соединены со входами первого передатчика 6;

выходы 20 первого передатчика 6 являются входами прямого канала связи «передатчик-приемник»;

выходы первого мультиплексора 3 являются входами первого кодирующего устройства 4.

выходы канала обратной связи «передатчик-приемник» являются входами 21 первого приемника 7;

выходы 22 первого приемника 7 соединены со входами первого устройства декодирования 8;

информационные выходы первого устройства декодирования 8 являются входами первого устройства коррекции 9;

выходы 23 первого устройства коррекции 9 соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления 5;

управляющие выходы 24 первого устройства декодирования 8 соединены с управляющими входами первого устройства управления 5.

В отличие от известной системы передающая сторона имеет первые дополнительные входы-выходы 25, соединенные с входами-выходами устройства формирования блоков данных тестирования канала связи 10.

Кроме этого в предлагаемой системе:

дополнительные входы-выходы 14 первого запоминающего устройства соединены с входами-входами первого устройства управления 5;

информационные выходы 26 устройства формирования блоков данных тестирования канала связи 10 соединены с четвертыми входами первого мультиплексора 3;

первые управляющие выходы 27 устройства формирования блоков данных тестирования канала связи 10 соединены с первыми дополнительными входами управления первого устройства управления 5;

вторые управляющие выходы 28 устройства формирования блоков данных тестирования канала связи 10 соединены со вторыми дополнительными входами управления первого устройства управления 5;

вторые дополнительные входы-выходы 29 передающей стороны соединены с входами-выходами устройства моделирования передач данных по каналу связи 11;

информационные входы 30 устройства моделирования передач данных по каналу связи 11 соединены с выходами 23 первого устройства коррекции 9;

первые управляющие выходы 31 устройства моделирования передач данных по каналу связи 11 соединены с третьими дополнительными входами управления первого устройства управления 5;

вторые управляющие выходы 32 устройства моделирования передач данных по каналу связи 11 соединены с четвертыми дополнительными входами управления первого устройства управления 5.

На приемной стороне, как и в известной системе, реализуются следующие компоненты:

33 - второй приемник;

34 - второе запоминающее устройство;

35 - второе устройство декодирования;

36 - второе устройство коррекции;

37 - второй мультиплексор;

38 - устройство передачи данных пользователю;

39 - второе устройство управления;

40 - второе кодирующее устройство;

41 - второй передатчик.

В отличие от известной системы приемная сторона дополнительно содержит устройство анализа помех связи 42.

Компоненты приемной стороны, как и в известной системе, соединены следующим образом:

выходы прямого канала связи «передатчик-приемник» являются входами 43 второго приемника 33;

выходы 44 второго приемника 33 соединены со входами второго запоминающего устройства 34;

первые выходы 45 второго запоминающего устройства 34 соединены со входами второго устройства декодирования 35;

информационные выходы второго устройства декодирования 35 являются входами второго устройства коррекции 36;

вторые выходы 46 второго запоминающего устройства 34 соединены с первыми входами второго мультиплексора 37;

управляющие выходы 47 второго устройства декодирования 35 соединены с входами второго устройства управления 39;

выходы 48 второго устройства коррекции 36 соединены со вторыми входами второго мультиплексора 37;

выходы 49 устройства передачи данных пользователю 38 предназначены для выдачи данных пользователю;

первые управляющие выходы 50 второго устройства управления 39 соединены с управляющими входами второго мультиплексора 37;

вторые управляющие выходы 51 второго устройства управления 39 соединены с управляющими входами второго запоминающего устройства 34;

информационные выходы 52 второго устройства управления 39 соединены со входами второго кодирующего устройства 40;

выходы 53 второго кодирующего устройства 40 соединены со входами второго передатчика 41;

выходы 54 второго передатчика 41 являются входами канала обратной связи «передатчик-приемник».

В отличие от известной системы:

выходы 56 устройства анализа помех связи 42 соединены с дополнительными входами второго кодирующего устройства 40;

первые входы устройства анализа помех связи 42 соединены с управляющими выходами 47 второго устройства декодирования 35;

третьи управляющие выходы 55 второго устройства управления 39 соединены с вторыми входами устройства анализа помех связи 42.

Источник 1 может быть реализован применением известных приемно-регистрирующих телеметрических станций. Первый и второй передатчики 6 и 41, первый и второй приемники 7 и 33 могут быть реализованы применением известных станций спутниковой связи. Остальные компоненты предлагаемой системы могут быть реализованы с помощью ЭВМ на передающей и приемной сторонах. На практике, для обеспечения высокой пропускной способности, часть функций первого устройства управления 5 (прежде всего функция выделения из потока от источника 1 данных по заданным телеметрируемым параметрам), как правило, реализуют с помощью отдельного устройства.

Перед применением системы по ее прямому назначению в отличие от известных способа и системы проводят тестовую передачу по каналу связи блоков данных. Для этого пользователь по входам-выходам 25 задает совокупность варьируемых параметров - размер передаваемых блоков данных, скважность передачи в канал связи символов данных, количество резервных блоков данных. С помощью устройства формирования блоков данных тестирования канала связи 10 на информационных выходах 26 формируют серии блоков данных в соответствии с комбинациями заданных варьируемых параметров, а на первых и вторых управляющих выходах 27 и 28 формируются данные для первых и вторых дополнительных управляющих входов первого устройства управления 5 для идентификации скважности передач символов и количества передаваемых резервных блоков.

На приемной стороне во время тестовых передач для каждой серии передаваемых блоков данных с помощью устройства анализа помех 42 (в соответствии с данными с третьих управляющих выходов 55 второго устройства управления 39) проводят подсчет блоков, переданных без и с искажением (подсчитывается число сигналов с управляющих выходов 47). По завершению тестирования полученные оценки для каждой комбинации варьируемых параметров передач выдают с выходов 56 устройства анализа помех 42 через дополнительный вход второго кодирующего устройства 40, второй передатчик 41, по каналу обратной связи на передающую сторону.

На передающей стороне полученные оценки числа переданных блоков без и с искажением для каждой комбинации варьируемых параметров передают на информационные входы 30 устройства моделирования передач данных по каналу связи 11. С помощью устройства моделирования 11 пользователь по интерфейсу (входы-выходы 29) определяет оптимальные параметры передач в реальном времени (режим «репортаж», при использовании передач без подтверждения) и в отложенном режиме передач всех зарегистрированных измерительных данных, устанавливает эти параметры передач для передающей стороны (первому устройству управления 5 с выходов 31 и 32 устройства моделирования), а также по каналу прямой связи для приемной стороны (для второго устройства управления).

В процессе репортажа о поведении сложного технического комплекса и экспресс-анализа данных телеизмерений наиболее значимых параметров из потока данных с выхода 12 источника данных 1 первое устройство управления 5 выбирает отрезки времени, в течение которых передаются данные телеизмерений по заданным параметрам сложного технического комплекса, и выдает соответствующие сигналы на передачу выбранных данных через первые входы мультиплексора 3 на входы первого кодирующего устройства 4, код с выхода которого, передается в качестве основного блока данных через первый передатчик 6 в прямой канал связи «передатчик-приемник». Данные в процессе репортажа и экспресс-анализа передаются по протоколу без подтверждения (например, по протоколу UDP).

Все данные телеизмерений заносят также в первое запоминающее устройство 2.

В зависимости от пропускной способности канала связи и объема данных, передаваемых в период репортажа и экспресс-анализа, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных. Кратность передач резервных блоков данных регламентируется временными ограничениями реального времени (все передачи резервных блоков данных должны быть завершены до момента времени начала передачи следующего основного блока данных). Для передачи резервных блоков, вслед за передачей основного блока, из первого запоминающего устройства 2, в соответствии с сигналами на третьих управляющих выходах 18 первого устройства управления 5, зарегистрированные данные, соответствующие основному блоку, выдаются на входы первого кодирующего устройства 4 через вторые входы мультиплексора 3.

В отличие от известного способа по первому аспекту предлагаемого способа передачу символов данных основных и резервных блоков проводят с некоторой задержкой (со скважностью определенной по результатам моделирования). По второму аспекту предлагаемого способа размер передаваемых блоков устанавливают по результатам тестовых передач по каналу связи и по данным моделирования передач.

На приемной стороне основной блок данных и резервные с выходов 44 второго приемника 33 запоминаются во втором запоминающем устройстве 34. С первых выходов 45 второго запоминающего устройства 34 основной и резервные блоки данных последовательно поступают на входы второго устройства декодирования 35. При отсутствии искажений, что определяется по сигналам с управляющих выходов 47 второго устройства декодирования 35, второе устройство управления 39 выдает соответствующие сигналы на первые 50 и вторые 51 свои выходы управления. В соответствии с ними неискаженные блоки данных (основной или один из резервных) со вторых выходов 46 второго запоминающего устройства 34 через первые входы второго мультиплексора 37 и через устройство передачи 38 выдаются потребителю.

При наличии таких искажений в основном или одном из резервных блоков, которые могут быть исправлены при использовании соответствующего корректирующего кода (что определяется соответствующими сигналами на управляющих выходах 47 второго устройства декодирования 35), второе устройство управления 39 управляет передачей одного из блоков (основного или резервного) по другому тракту. Тракт передачи блока данных с коррекцией искажений: первые выходы 45 второго запоминающего устройства 34 - второе устройство декодирования 35 - второе устройство коррекции 36 - вторые входы второго мультиплексора 37 - устройство передачи 38.

При высоком уровне искажений, которые не могут быть скорректированы, блок данных потребителю не выдается.

Непосредственно после завершения периода регистрации измерений телеметрируемых параметров (регистрация осуществляется в первом запоминающем устройстве 2, в качестве которого может быть использованы, например, жесткие диски ЭВМ) или с некоторой задержкой выполняется передача всех данных из первого запоминающего устройств 2 по протоколу с подтверждением (например, по стеку протоколов TCP/IP). При этом передача резервных блоков не используется. Несколько блоков передаваемых данных группируется в окно. В отличие от известного способа по третьему аспекту предлагаемого способа передачу символов данных проводят с некоторой задержкой (со скважностью определенной по результатам моделирования). По четвертому и пятому аспектам предлагаемого способа размер блока данных и количество блоков данных устанавливают по результатам тестовых передач по каналу связи и по данным моделирования передач. По шестому аспекту предлагаемого способа следующее окно данных передают в канал связи не после получения квитанции о правильной передаче данных по каналу связи, а непосредственно после окончания передачи предыдущего окна блоков, с некоторой незначительной задержкой во времени (упомянутая выше первая задержка). По седьмому аспекту предлагаемого способа при выдаче в канал связи каждого блока данных первое устройство управления 5 регистрирует время выдачи блока данных в канал связи и с помощью своих входов-выходов, связанных с входами выходами 14 первого запоминающего устройства 2, записывает в это устройство сумму этого времени и детерминированного времени от подачи блока данных до момента возможного прихода квитанции (если этот блок будет искажен в канале связи). По восьмому аспекту предлагаемого способа для последнего блока к указанной сумме добавляют упомянутую выше вторую задержку.

Тракты передачи следующие:

при передаче блоков данных по прямому каналу связи - выходы 13 первого запоминающего устройства 2 - вторые входы первого мультиплексора 3 - первое кодирующее устройства 4 - первый передатчик 6 - прямой канал связи - второй приемник 33 - первые 45 и вторые 46 выходы второго запоминающего устройства 34; дальнейшее прохождение данных зависит от того характера искажений переданных данных;

при определении наличия искажений - первые 45 выходы второго запоминающего устройства 34 - второе устройство декодирования 35 - управляющие выходы 47 второго устройства декодирования 35;

при отсутствии искажений (под действием сигналов с первых 50 и вторых 51 управляющих выходов второго устройства управления 39) - вторые 46 выходы второго запоминающего устройства 34 - первые входы второго мультиплексора 37 - устройство передачи данных пользователю 38;

при наличии искажений, исправление которых возможно (под действием сигналов с первых 50 и вторых 51 управляющих выходов второго устройства управления 39) - первые 45 выходы второго запоминающего устройства 34 - второе устройство декодирования 35 - второе устройство коррекции 36 - вторые входы второго мультиплексора 37 - устройство передачи данных пользователю 38;

по завершению передачи всех блоков окна без искажений (определяется соответствующими сигналами с управляющего выхода 47 второе устройство декодирования 35) передается сообщение по обратному каналу связи об успешной передаче окна блоков;

в отличие от известного способа по девятому аспекту предлагаемого способа выдачу сообщения (квитанции) на незначительное время задерживают (упомянутая выше по тексту вторая задержка);

при наличии искажений, исправление которых невозможно (определяется соответствующими сигналами с управляющего выхода 47 второе устройства декодирования 35), передается сообщение по обратному каналу связи о необходимости повтора передач начиная с искаженного блока данных - управляющие выходы 47 второго устройства декодирования 35 (сигналы о невозможности коррекции) - второе устройство управления 39 - информационные выходы 52 второго устройства управления 39 (сформированное сообщение) - второе кодирующее устройство 40 (кодирование сообщения) - второй передатчик 41 - канал обратной связи - первый приемник 7 (сообщение о необходимости повтора передачи данных, начиная с искаженного блока данных, номер которого также указывается в сообщении).

В известных способах передач при возможных искажениях передач на передающую сторону сообщений (квитанций) либо возможна потеря отдельных блоков данных, либо (при передачах и квитанций с подтверждением или установкой так называемых тайм-аутов) существенно и непроизводительно расходуется время, в течение которого фактически данные не передаются.

По десятому аспекту предлагаемого способа при обнаружении искажений передач квитанций (по обратному каналу связи), по сигналу с управляющего выхода 24 первого устройства декодирования, первое устройство управления 5 регистрирует время прихода искаженной квитанции, запрашивает через свои входы-выходы и входы-выходы 14 первого запоминающего устройства 2 упомянутые выше суммы времен, занесенные при выдаче блоков данных, находит блок данных, у которого такая сумма совпадает с приходом искаженной квитанции, тем самым, идентифицируя блок по которому пришла квитанция об искажении передачи. По одиннадцатому аспекту предлагаемого способа, если совпадающая со временем прихода искаженной квитанции совпадает занесенная в первое запоминающее устройство 2 сумма для последнего блока окна, то искаженная квитанция является сообщением о правильной передаче всех блоков окна. Если время прихода искаженной квитанции меньше на вторую задержку, чем сумма, занесенная для последнего блока окна, то искаженная квитанция является сообщением об искажении передачи последнего в окне блока данных.

Процесс подготовки к испытаниям, эксплуатации сложного технического комплекса проводится заранее. В этот период нет жестких временных ограничений на выполнение подготовительных работ.

В процессе подготовки системы к работе из центра контроля, обработки и анализа телеизмерений параметров сложных технических комплексов (приемная сторона) с помощью второго устройства управления 39 формируют данные (исходные данные) о параметрах, необходимых для выделения из потока телеизмерений в период репортажа и экспресс-анализа. В период подготовки исходные данные передаются на передающую сторону по протоколу с подтверждением, чем обеспечивается гарантированная доставка исходных данных (например, по стеку протоколов TCP/IP). Исходные данные разбивают на блоки, кодируют с помощью второго кодирующего устройства 40 и передают через второй передатчик 41 и канал связи на первый приемник 7. Поступившие блоки данных декодируют в первом устройстве декодирования 8 и с его информационных выходов поступают на входы первого устройства коррекции 9. Если блок передан без ошибок или скорректирован в первом устройстве коррекции 9, данные с выходов 23 первого устройства коррекции 9 поступают на вторые информационные входы первого устройства управления 5. При невозможности коррекции (количество искажений блока данных превышает корректирующие возможности, кода) по данным с управляющих выходов 24 первого устройства декодирования 8, передаваемым на управляющие входы первого устройства управления 5, формируется сообщение о необходимости повторной передачи блока данных. Сообщение по информационным выходам 15 первого устройства управления 5 поступает на третьи входы первого мультиплексора 3 и под управлением сигналов с первых 16 и вторых 17 выходов управления первого устройства управления 5 кодируется первым кодирующим устройством 4 и передается через первый передатчик 6 в прямой канал связи «передатчик-приемник». После завершения сеанса передачи исходных данных в первом устройстве управления 5 занесены данные, необходимые для выбора из потока от источника 1 телеизмерений параметров, необходимых для репортажа и экспресс-анализа.

В результате применения предлагаемого способа по сравнению с известными способами достигаются первичные эффекты, заключающиеся в повышении функциональных возможностей систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях за счет повышения достоверности передаваемой в реальном времени измерительной информации и повышении эффективной пропускной способности канала связи (объем переданных без искажений данных в единицу времени) при передаче всей зарегистрированной измерительной информации.

Вышепредставленный подход позволит получить значительный экономический эффект за счет:

- сокращения затрат на испытания и эксплуатацию сложных технических комплексов за счет повышения качества контроля их поведения в реальном времени;

- увеличения вероятности предотвращения аварийных ситуаций за счет повышения достоверности информации, прогнозирующей их начало;

- сокращения затрат на эксплуатацию систем сбора и передачи информации из-за исключения необходимости систематического решения вопросов, связанных с недостаточной достоверностью передаваемых данных.

От использования предлагаемого изобретения следует ожидать и вторичный эффект, заключающийся в уменьшении затрат на создание систем обеспечения испытаний и эксплуатации сложных технических комплексов за счет повышения уровня унификации компонентов этих систем, так как предлагаемый способ обмена универсален для различных информационных обменов между средствами телеизмерений параметров сложных технических комплексов и центрами контроля поведения сложных технических комплексов, обработки и анализа данных телеизмерений параметров сложных технических комплексов. Дополнительный вторичный эффект заключается в сокращении персонала, необходимого для эксплуатации систем сбора и передачи информации за счет реализации возможности телеуправления со стороны центров контроля, обработки и анализа средствами передающих пунктов.

Реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, так как все компоненты системы, реализующей способ, известны и используются на практике.

Библиографические данные

1. С.И.Бычков. Космические радиотехнические комплексы. - М.: Советское радио, 1967.

2. Л.М.Финк. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Советское радио, 1963.

3. Способ передачи дискретной информации в системах с обратной связью. Патент на изобретение №2239951 от 10.11.2004.

4. Устройство и способ для передачи/приема битового потока в сети. Патент на изобретение №2224377 от 20.02.2004.

5. Способ передачи информации по каналам связи в реальном времени и система для его осуществления. Заявка на патент РФ №2009128929/09(040205) от 27.07.2009.

1. Способ передачи информации по каналам связи, при котором на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют с использованием предварительно определенного типа кодирования, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, на передающей стороне в период регистрации запоминают все данные, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные и передают основными блоками данных по протоколу без подтверждения, с учетом пропускной способности канала связи и объема данных, передаваемых в период регистрации, по возможности формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, после окончания периода регистрации выбирают все занесенные в память данные и передают блоками по протоколу с подтверждением, на приемной стороне в период регистрации декодируют, выбирают из основного и резервных блок без искажений или корректируют данные в одном из блоков или, при невозможности восстановления, отбрасывают блоки, а после окончания периода регистрации по результатам контроля искажений в принятых блоках передают на передающую сторону сообщения о необходимости повторных передач блоков данных, причем устанавливают окно, определяющее число блоков, передаваемых без ожидания сообщения от приемной стороны, а при передаче без искажений всех блоков окна передают на передающую сторону сообщение о правильной передаче окна, отличающийся тем, что перед сеансом связи по прямому назначению на передающей стороне формируют и передают серии тестовых блоков данных, изменяют в сериях размер блоков данных, количество резервных блоков, ряд задержек при передаче символов данных, на приемной стороне подсчитывают соотношение переданных без искажения блоков и переданных с искажениями для каждой серии, передают полученные соотношения на передающую сторону, где моделируют передачу, при этом сравнивают серии по эффективности, которой считают объем данных, переданных в единицу времени без искажений, устанавливают для сеанса связи по прямому назначению наилучшие по эффективности размер блоков данных, задержку перед передачей символов данных, число резервных блоков, размер окна передаваемых блоков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сеансе связи по прямому назначению устанавливают монопольный режим и при передаче данных по протоколу с подтверждением передачу следующего окна блоков данных проводят без получения сообщения от приемной стороны, при этом устанавливают незначительную первую задержку между передачами окон блоков данных, запоминают время выдачи для каждого блока данных, добавляют детерминированное время, необходимое для поступления сообщения о результатах передачи, а для последнего дополнительно добавляют вторую задержку, при этом на приемной стороне формируют сообщение о правильной передаче всех блоков данных окна со второй задержкой, которую устанавливают меньше чем первая задержка, например, в два раза и, при искажениях сообщений на передающей стороне регистрируют время прихода искаженного сообщения, сравнивают с зафиксированными для переданных блоков данных временами, выявляют совпадающее с временем прихода искаженного сообщения, тем самым выявляют искаженный при передаче блок или выявляют приход искаженного сообщения о правильной передаче окна в случае, если время прихода совпадает с зафиксированным временем последнего блока окна, причем, если время поступления искаженного сообщения меньше на вторую задержку зафиксированного времени для последнего блока окна, фиксируют искажение передачи последнего блока окна.

3. Система для осуществления способов по п.1 или 2, содержащая источник данных, на передающей и приемной стороне соответственно первый и второй передатчик и первый и второй приемник, первое и второе устройства кодирования, первое и второе устройство декодирования и первое и второе устройство коррекции, первое запоминающее устройство на приемной стороне, причем на передающей стороне выходы источника данных соединены со входами первого запоминающего устройства, первыми входами первого мультиплексора данных, первыми информационными входами первого устройства управления, управляющие входы первого запоминающего устройства соединены с третьими управляющими выходами первого устройства управления, выходы первого запоминающего устройства соединены со вторыми входами первого мультиплексора данных, с третьими входами которого соединены первые информационные выходы первого устройства управления, с управляющими входами первого мультиплексора соединены первые управляющие выходы первого устройства управления, выходы первого мультиплексора данных соединены со входами первого кодирующего устройства, выходы которого соединены со входами первого передатчика, выходы первого приемника соединены со входами первого устройства декодирования, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами первого устройства управления, а информационные выходы соединены со входами первого устройства коррекции, выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления, входы первого приемника являются выходами обратного канала связи, а выходы первого передатчика являются входом прямого канала связи с принимающей стороной, на которой второй приемник входами соединен с выходом прямого канала связи, а выходами соединен со вторым запоминающим устройством, вторые выходы второго запоминающего устройства соединены с первыми входами второго мультиплексора, первые выходы второго запоминающего устройства соединены со входами второго устройства декодирования, информационные выходы второго устройства декодирования соединены со входами второго устройства коррекции, выходы второго устройства коррекции соединены со вторыми входами второго мультиплексора, управляющие выходы второго устройства декодирования соединены со входами второго устройства управления, первые управляющие выходы которого соединены с управляющими входами второго мультиплексора, а вторые управляющие выходы соединены с управляющими входами второго запоминающего устройства, информационные выходы второго устройства управления соединены со входами второго кодирующего устройства, выходы которого соединены со входами второго передатчика, причем выходы второго передатчика являются входами канала обратной связи, а входы второго приемника являются выходами прямого канала связи, отличающееся тем, что с четвертыми входами первого мультиплексора соединены информационные выходы устройства формирования блоков данных тестирования канала связи, первые и вторые управляющие выходы которого соединены соответственно с первыми и вторыми дополнительными входами управления первого устройства управления, а входы-выходы являются дополнительными входами-выходами передающей стороны, кроме того, вторые дополнительные входы-выходы передающей стороны соединены с входами-выходами устройства моделирования передач данных по каналу связи, информационные входы которого соединены с выходами первого устройства коррекции, первые и вторые управляющие выходы соединены соответственно с третьими и четвертыми дополнительными входами управления первого устройства управления, дополнительные входы-выходы первого запоминающего устройства соединены с входами-выходами первого устройства управления, третьи управляющие выходы второго устройства управления соединены со вторыми входами устройства анализа помех связи, первые входы которого соединены с управляющими выходами второго устройства декодирования, а выходы соединены с дополнительными входами второго кодирующего устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к области криптографических устройств и способов проверки электронной цифровой подписи (ЭЦП). .

Изобретение относится к устройствам обработки шифрования. .

Изобретение относится к системам обработки предысторий транзакций. .

Изобретение относится к области защиты информации, а именно к скрытной передаче сообщений по каналам связи. .

Изобретение относится к области электросвязи и информационных технологий, а именно к технике защиты подлинности электронных изображений. .

Изобретение относится к технологиям связи, а именно к способу аутентификации на основе протокола синхронизации данных (DS) и протокола управления устройством (DM). .

Изобретение относится к способам и системам для создания, управления, модификации и/или принудительного выполнения управления цифровыми правами на основе времени для программных приложений, данных или другого цифрового контента.

Изобретение относится к секретной связи, а именно к способу и системе для двухсторонней аутентификации субъектов. .

Изобретение относится к сетям связи, а именно к аутентификации доступа в сети связи. .

Изобретение относится к защите информации, а именно к способу аутентификации клиентского терминала сервером аутентификации

Изобретение относится к системам ограничения доступа к защищаемой информации, а именно к системам криптографической аутентификации пользователя по его неоднозначным биометрическим данным

Изобретение относится к системам ограничения доступа к защищаемой информации, а именно к системам криптографической аутентификации пользователя по его неоднозначным биометрическим данным

Изобретение относится к блоку, который становится более безопасным при наличии CPU с операционной системой (OS), и к устройству формирования изображения, использующему этот блок

Изобретение относится к блоку, включающему в себя встроенный центральный процессор (CPU), и устройству формирования изображений, использующему встроенный центральный процессор

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано для создания помехозащищенных систем радиолокации, радионавигации и передачи информации

Изобретение относится к защите информации, а именно к алгоритмам управления ключами для систем с открытым ключом

Изобретение относится к защите информации, а именно к обработке шифрования на основе алгоритма блочной шифровки

Изобретение относится к криптографической технике, а именно к системам квантовой рассылки криптографического ключа

Изобретение относится к беспроводной связи, а именно к способу аутентификации при одностороннем доступе
Наверх