Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления



Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления
Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления
Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления
Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления
Способ гарантированной передачи информации по каналу связи и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2577484:

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

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат - обеспечение гарантии полноты и эффективности передачи в случаях нестабильности условий передач в канале связи в процессе длительных передач данных большого объема. На передающей стороне запоминают в первом массиве передаваемые пронумерованные блоки данных, которые используют при повторных передачах. На приемной стороне при приеме неискаженных блоков по порядку номеров заносят во второй массив переданных данных. После нарушения порядка следования номеров новые серии неискаженных блоков заносят также во второй массив. По пропущенным номерам формируют запросы на повторные передачи. Запросы запоминают в третьем массиве, из которого удаляют записи при приеме неискаженных ответов по ним. По таймеру невыполненные запросы повторяют. По соотношению числа выданных в канал связи и запросов на повтор адаптируют размер блоков данных. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

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

Известен способ передачи информации (см., например, С.И. Бычков. Космические радиотехнические комплексы. М.: Советское радио, 1967, стр. 395-427).

В вышеназванном способе передаваемые по каналам связи данные разбивают на блоки. При этом по каналу обратной связи передают сообщения об ошибочном приеме блоков и повторяют передачу таких блоков.

Однако в ряде применений систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях вышеназванный способ передачи имеет существенные недостатки. При сборе и передаче данных измерений параметров сложных технических комплексов, например, в космических системах, необходимы каналы связи со спутниковыми сегментами (в том числе с трансляцией данных через один или несколько связных спутников). Спутниковые сегменты канала связи отличаются повышенной интенсивностью искажений передаваемых данных. В обратной связи также возможны потери сообщений и при этом вероятны потери фрагментов полезной информации.

Известен способ передачи информации (патент на изобретение 2224377, H04L 1/18, 2004).

В этом способе передаваемые по каналам связи данные разбивают на блоки, на передающей стороне данные блока кодируют для возможности контроля и коррекции ошибок, к блоку добавляют заголовок каждого уровня протокола связи.

Недостатком этого способа является отсутствие полной гарантии доставки данных. Потери полезной информации вероятны и при применении кодирования, допускающего коррекцию ошибок.

Известен способ передачи информации по каналам связи в реальном времени (патент на изобретение RU 2423004, H04L 1/00, 2011).

В этом способе на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, по результатам контроля наличия искажений в принятых блоках передают на передающую сторону сообщения о необходимости повторных передач блоков данных. В вышеназванном способе используют известный протокол с подтверждением TCP.

Недостатком этого способа при использовании спутниковых каналов связи с большим временем распространения сигнала является значительное и непроизводительное время ожидания сообщений по обратной связи. Только после приема сообщений, подтверждающих или правильность приема фрагментов переданных данных, или наличие искажений, возобновляется передача данных. При правильном приеме фрагмента данных в канал связи выдается новый фрагмент данных, а при искажениях повторяется передача данных, начиная с искаженного блока.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ передачи информации по каналам связи (патент на изобретение RU 2450466, H04L 9/00, 2012).

В известном способе передачи информации по каналам связи на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, на приемной стороне по результатам контроля искажений в принятых блоках передают на передающую сторону сообщения о необходимости повторных передач блоков данных, передачу следующих блоков данных проводят без ожидания сообщения от приемной стороны, при этом подсчитывают соотношение переданных без искажения блоков и переданных с искажениями и устанавливают наилучшие по эффективности размер блоков данных.

Недостатками известного способа являются то, что, в отдельных применениях, на практике передают данные большого объема, на что требуется значительное время, например, несколько часов, а иногда и десятки часов, в течение которых уровень искажений в канале связи может существенно изменяться. Проведение тестовых проверок уровня искажений в канале связи перед сеансом связи и установление в соответствии с их результатами размеров блоков может не обеспечить эффективное использование канала связи в течение всего времени передач данных.

Известно устройство для передачи информации (патент на изобретение RU 2224377, H04L 1/18, 2004), содержащее на передающей стороне кодер для кодирования данных, блок добавления заголовка, а на приемной стороне блок обработки для определения ошибок (в заявляемой системе эти компоненты эквивалентны соответственно первому устройству кодирования, блоку формирования служебных данных, второму устройству декодирования).

Недостатком вышеназванного устройства является отсутствие полной гарантии доставки данных.

Известно устройство для передачи информации (патент на изобретение RU 2423004, H04L 1/00, 2011), содержащее на передающей стороне источник данных, первое запоминающее устройство, мультиплексор, первое кодирующее устройство, первый передатчик, первый приемник, первое устройство декодирования, первое устройство управления, а на приемной стороне второй приемник, второе запоминающее устройство, второе устройство декодирования, второе устройство управления и устройство передачи данных пользователю. Для гарантированной передачи данных в вышеназванном устройстве используются общеизвестные протоколы передачи данных с подтверждением.

Недостатком вышеназванного устройства является низкий процент использования потенциальной пропускной способности канала связи при значительных расстояниях между передатчиком и приемником данных.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система для передачи информации по каналам связи (патент на изобретение RU 2450466, H04L 9/00, 2012), содержащая источник данных, мультиплексор, первый передатчик, первый приемник, первое устройство кодирования, первое устройство декодирования, первое запоминающее устройство, первое устройство управления на передающей стороне, а также второй передатчик, второй приемник, второе устройство кодирования, второе устройство декодирования, второе запоминающее устройство, второе устройство управления, устройство передачи данных пользователю на приемной стороне.

Однако эта известная система не позволяет эффективно адаптировать параметры передач данных, в частности размер передаваемых блоков, к вероятным изменениям уровня искажений в канале связи во время длительных передач данных.

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые решения, является обеспечение гарантии полноты и эффективности передачи в случаях нестабильности условий передач в канале связи, в том числе и при вероятных многократных потерях блоков данных (включая и повторно запрашиваемых приемной стороной) в периоды существенного увеличения уровня искажений в канале связи в процессе длительных передач данных большого объема.

Техническая задача способа гарантированной передачи информации по каналу связи решается тем, что на передающей стороне запоминают передаваемые данные в первом массиве, разбивают данные на блоки, кодируют для обнаружения искажений блока данных, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, передачу блоков данных выполняют без получения сообщения от приемной стороны, в заголовке блока данных формируют номер передаваемого блока данных, при поступлении от приемной стороны запросов на повтор передач пронумерованных блоков, повторяют передачу соответствующих блоков из первого массива, на приемной стороне декодируют блоки данных, выявляют неискаженные блоки данных, при этом на приемной стороне принятые неискаженные блоки данных запоминают в соответствии с номером блока в соответствующем месте во втором массиве переданных данных, анализируют номера блоков во втором массиве, причем при пропуске одного или нескольких блоков во втором массиве запоминают в третьем массиве заявок на повторную передачу блоков один или последовательность пропущенных номеров и затем формируют сообщения передающей стороне на повторную передачу блоков с соответствующими номерами, при приеме повторно запрошенного блока без искажений, в третьем массиве удаляют запись, совпадающую с номером принятого неискаженного блока, причем опрашивают третий массив периодически, через время, достаточное для поступления на приемную сторону запрошенного повторно блока, и при наличии записей в указанном массиве формируют новые сообщения передающей стороне на повторную передачу блоков с соответствующими номерами.

Техническая задача системы для осуществления способа гарантированной передачи информации по каналу связи решается тем, что она содержит на передающей стороне источник данных, выходы которого соединены с первыми информационными входами первого устройства управления и со входами первого запоминающего устройства, выходы которого соединены с первыми входами мультиплексора, управляющие входы которого соединены с первыми управляющими выходами первого устройства управления, выходы соединены со входами первого кодирующего устройства, управляющие входы которого соединены со вторыми управляющими выходами первого устройства управления, а выходы соединены со входами первого передатчика, выходы которого соединены со входами прямого канала связи «передатчик-приемник», выходы обратного канала связи «приемник-передатчик» соединены со входами первого приемника, выходы которого соединены со входами первого устройства декодирования, выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления, с третьими выходами которого соединены управляющие входы первого запоминающего устройства, а на приемной стороне выход прямого канала связи «передатчик-приемник» соединен со входом второго приемника, выход которого соединен со входом второго устройства декодирования, первые выходы которого соединены с первыми входами второго устройства управления, первые выходы которого соединены с управляющими входами второго запоминающего устройства, кроме того, с выходом второго кодирующего устройства соединен вход второго передатчика, выход которого соединен со входом обратного канала связи «приемник-передатчик», а выходами приемной стороны являются выходы устройства передачи данных пользователю, при этом на передающей стороне со вторыми входами мультиплексора соединены выходы блока формирования служебных данных, входы которого соединены с информационными выходами первого устройства управления, а на приемной стороне со вторыми выходами второго устройства управления соединены управляющие входы третьего запоминающего устройства, первые выходы которого соединены со вторыми входами второго устройства управления, а вторые выходы соединены с первыми входами блока формирования сообщений, вторые входы которого соединены с третьими выходами второго устройства управления, а выходы соединены со входами второго кодирующего устройства, кроме того, с четвертыми выходами второго устройства управления соединены управляющие входы устройства передачи данных пользователю, информационные входы которого соединены с выходами второго запоминающего устройства.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Устанавливают соединение между приемной и передающей сторонами. На передающей стороне поступающие от источника данные записывают в первый информационный массив. Перед выдачей в канал связи из первого информационного массива выделяют данные для передаваемого блока данных. Добавляют номер блока данных, сохраняют номер выделенного и блок данных в соответствующем месте первого информационного массива. По сути предлагаемого способа размер блоков данных, сохраняемых в первом информационном массиве, может быть различным. Блоки кодируют для обнаружения искажений блока данных. Добавляют к блоку заголовок каждого уровня протокола связи. Передачу блоков данных выполняют непрерывно, без получения сообщения от приемной стороны (без ожидания ответа приемной стороны, как в общеизвестных способах гарантированной передачи данных с подтверждением). В заголовке блока данных формируют номер передаваемого блока данных. При поступлении от приемной стороны сообщений (запросов на повтор передач пронумерованных блоков) выбирают и передают соответствующие блоки из первого массива.

На приемной стороне принимают блоки данных, декодируют блоки данных, выявляют неискаженные блоки данных.

Каждый принятый неискаженный блок данных запоминают в соответствующем месте второго массива.

С каждым новым принятым неискаженным блоком проводят анализ номеров блоков во втором информационном массиве, а также номеров блоков в третьем информационном массиве.

При появлении, во время записи неискаженного блока, «разрыва» в номерах блоков данных во втором информационном массиве «пропущенные» (один или несколько) номера заносят в третий информационный массив (массив заявок на повторную передачу блоков данных, которые были искажены или потеряны в канале связи).

При поступлении на приемную сторону неискаженного блока данных с номером, занесенным в третий информационный массив (поступил блок по запросу на повторную передачу), соответствующую запись из третьего информационного массива удаляют (запрос на повторную передачу удовлетворен).

Опрос третьего массива и формирование запросов («заявок» на повторную передачу блоков данных) передающей стороне проводят с периодом, обеспечивающим достаточное время для передачи запроса передающей стороне и для передачи запрашиваемого повторно блока от передающей стороны к приемной. Систематический опрос третьего информационного массива обеспечивают при необходимости повторное формирование запросов на дополнительные передачи отдельных блоков (в случаях, например, когда искажено сообщение по каналу обратной связи или произошло искажение при дополнительных передачах блока в прямом канале связи).

Как в известном способе,

на передающей стороне:

формируют по данным блока (полезным и служебным) проверочные коды, обеспечивающие обнаружение искажений и заносят эти коды в заголовок блока;

непрерывно передают блоки данных в канал связи без ожидания сообщений, которые приходят с приемной стороны;

в заголовке блока данных формируют номер передаваемого блока данных;

при приеме с принимающей стороны сообщений об искаженной при передаче блока данных или о пропуске блока данных повторяют передачу таких блоков.

На принимающей стороне:

осуществляют прием блоков данных и проверку искажений;

выделяют номер неискаженного блока данных;

при приеме неискаженного блока этот блок заносят во второй массив.

В отличие от известного способа на передающей стороне:

периодически подсчитывают соотношение количества запросов приемной стороны и количества выданных блоков в канал связи за некоторый отрезок времени. На указанный отрезок времени накладывают три ограничения. Первое ограничение: размер блока данных, выдаваемых в канал связи должен быть неизменным. Второе ограничение: отрезок времени должен быть достаточно большим для того, чтобы статистика определения соотношения количества запросов приемной стороны и количества выданных блоков в канал связи была представительной (из сложившихся на практике уровней надежности спутниковых каналов связи для этого необходимо, чтобы в канал связи за указанный отрезок времени в канал связи выдавалось не менее нескольких сотен блоков данных). Третье ограничение: указанный отрезок должен оканчиваться текущим моментом времени. При значительных изменениях уровня искажений в канале связи вычисленное указанное выше соотношение принимают за оценку вероятности потери блока данных при передаче в канале связи. По определенной оценке вычисляют оценку текущей вероятности искажения символа при передаче в канале связи по формуле:

где Rбд - текущий размер блоков данных, выдаваемых в канал связи;

rzb - размер заголовков блоков данных.

По текущей оценке и заранее заданным зависимостям минимального и максимального значения оптимальных размеров блоков данных Rбд оптмин и Rбд оптмакс=f(p), определяющих диапазон оптимальных значений Rбд при различных уровнях искажений в канале связи, вычисляют текущие значения Rбд оптминтек и Rбд оптмакстек.

В случае, если текущее значение Rбд больше Rбд оптмакстек, уменьшают размер передаваемых блоков данных, а если текущее значение Rбд меньше Rбд оптминтек, увеличивают размер передаваемых блоков данных. Размер нового значения устанавливают из установленного заранее ряда значений Rбд (как правило, целая степень 2) и примерно равное (Rбд оптмакстек+Rбд оптмакстек)/2,

На приемной стороне:

записывают в третий информационный массив номера блоков пропущенных при занесении неискаженных блоков во второй информационный массив и систематически по номерам из третьего массива формируют по каналу обратной связи запросы передающей стороне на дополнительные передачи блоков данных;

при приеме блока данных с искажениями не проводят каких-либо действий (такой блок игнорируется). При приеме следующего неискаженного блока во втором массиве появится пропуск номера блока и будет сформировано сообщение на повторную передачу искаженного блока.

Для реагирования на возможные потери или искажения при передаче сообщений от приемной стороны к передающей (с запросами повторных передач потерянных или искаженных блоков) или искажений или потерь повторно передаваемых блоков от передающей стороны к приемной на приемной стороне цикл опроса (и формирования, при необходимости, запросов передающей стороне) третьего информационного массива устанавливают равным tта (время тайм-аута):

где tта - время тайм-аута;

tпр 1 - время передачи сообщения от приемника до передатчика;

tnp2 - время передачи блока данных от передатчика до приемника;

toc - время обработки сообщения передатчиком и приемником.

С периодом, равным или несколько большим, чем tта, определяют наличие записей в третьем массиве. Если записи имеются в наличии, то повторяют сообщения (запросы) передающей стороне о передаче блока (блоков) данных. При этом формируются запросы на повтор передач по новым искаженным или потерянным блокам (зафиксированным за время после последнего опроса третьего массива) и запросы, которые не были выполнены (из-за возможных искажений или потерь сообщений по обратному каналу связи или при искажениях или потерях блоков в канале связи при повторных передачах блоков).

В канале связи вероятны потери, искажение и последних передаваемых блоков данных, при которых нарушается процедура гарантированной доставки данных с помощью формируемых приемной стороной запросов на дополнительные передачи «недостающих» блоков данных. С целью компенсации потери или искажения последнего блока данных на передающей стороне в заголовке последнего блока данных дополнительно указывают признак «последний» блок данных. При этом на приемной сторона при приеме последнего блока данных с указанным признаком формируют подтверждающее сообщение о неискаженном приеме последнего блока, а на передающей стороне после выдачи в канал связи последнего блока данных включают механизм «тайм-аута» на время tта (необходимая длительность ожидания совпадает с длительностью ожидания в тайм-ауте на приемной стороне, указано выше). При отсутствии через время tта подтверждающего сообщения с приемной стороны на передающей стороне дополнительно (вплоть до получения подтверждающего сообщения) выдают в канал связи последний блок данных.

При передаче больших объемов данных растет число передаваемых блоков данных, в том числе и растет и размер передаваемых в служебных данных номеров блоков в заголовках блоков. Для сокращения размера служебных данных по дополнительному аспекту развития предлагаемого способа группы, передаваемые в канал связи блоков данных, формируют в окно блоков, при передаче нового окна блоков данных передают дополнительный заголовок окна, в котором указывают номер окна, при этом в одном окне нумеруют блоки в пределах окна (что существенно снижает размер служебных данных, а именно номер передаваемый) блока в заголовке блока данных, а при передаче с приемной стороны сообщений с запросом на повторную передачу блоков данных указывают как номер окна, так и номер запрашиваемого блока в пределах окна, причем на передающей стороне при формировании в канал связи блока данных по запросу приемной стороны в заголовке блока дополнительно к номеру блока указывают и номер окна.

Для завершения передачи данных на приемной стороне ожидают неискаженной передачи последнего блока данных и приема всех запрошенных блоков (включая, при необходимости, перезапросы).

Реализуемая в предложенном способе повторная передача только искаженных блоков (с использованием канала обратной связи), непрерывная передача блоков передающей стороной, а также предлагаемый способ обеспечения гарантированной полноты доставки данных позволяют приблизить эффективную пропускную способность к предельной пропускной способности канала связи.

Предложенный способ и достигаемый с его реализацией результат поясняется диаграммами на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.

На фиг. 1 приведена диаграмма из рекомендаций Международного союза электросвязи (Telecommunication standardization sector of International Telecommunication Union. Y/1541, 12.2011. Series Y: Global information infrastructure, Internet protocol aspects and next-generation networks. Internet protocol aspects - Quality of service and network performance. Network performance objectives for-based services.).

На диаграмме фиг. 1:

Loss - вероятность искажения символа при передаче в канале связи;

RTT - время распространения сигнала в канале связи (с учетом распространения сигнала и по каналу обратной связи).

На диаграмме показаны реальная (эффективная) пропускная способность при передаче данных по каналу связи с потенциальной (предельной) пропускной способностью в 10 Мб/с и при гарантированной доставке данных за счет применения способа доставки с подтверждением (наиболее широко используемый на практике в большинстве компьютерных сетей протокол передачи данных TCP). Диаграмма показывает изменение эффективной пропускной способности при различных значениях вероятности искажения символа в канале связи и времени распространения сигнала в канале связи. При искажениях в 0,1% передаваемых символов (Loss=1.E-3) известный протокол с подтверждением снижает эффективную пропускную способность почти на порядок (даже если данные передаются на малое расстояние). Для компенсации указанных искажений в протоколе повторно передается слишком много данных. При увеличении расстояния между приемником и передатчиком данных (например, для случая передачи данных через спутник-ретранслятор на геостационарной орбите, RTT≈0,54 с) даже с радиоканалом с малой вероятностью искажений эффективная пропускная способность теряется еще на два порядка. В известном протоколе дисциплина обслуживания процесса транспортировки данных такова, что требуется ожидание сообщений от приемника, подтверждающих результаты приема переданных ранее порций данных.

На фиг. 2 приведена рассчитанная при моделировании эффективная пропускная способность передачи данных с применением известного способа, наиболее близкого к предлагаемому (прототипа). На диаграмме представлена ситуация, когда перед сеансом связи проведено тестирование канала связи, оценен уровень искажений в канале связи и выбран оптимальный размер блока при передаче данных. Диаграмма построена при неизменном размере блока данных, определенном при тестировании, показавшем низкий уровень искажений. В связи с этим размер блока достаточно большой. При передаче блоков большого размера незначительна доля служебных данных, передаваемых в канале. При низком уровне искажений незначительна вероятность искажений блока данных и, соответственно, низка интенсивность запросов на повтор блоков данных. Эффективная пропускная способность при передаче данных близка к предельной пропускной способности канала связи. Однако при длительной передаче больших объемов данных в канале связи возможно увеличение, временами значительное, уровня искажений. Если в ходе длительного сеанса связи уровень искажений повысился, а в канале связи продолжается передача блоков большого размера, то возрастает вероятность их искажений и частота запросов на их повтор. Эффективная производительность канала связи существенно уменьшается. В таких случаях передача блоков большого размера неэффективна из-за резкого увеличения вероятности их искажений и, соответственно, частоты запросов на повторную передачу.

На фиг. 3 приведена рассчитанная при моделировании эффективная пропускная способность передачи данных с применением предлагаемого способа, при котором размер блока в процессе передачи адаптируется к текущему уровню искажений в канале связи. Область эффективного использования потенциальной пропускной способности канала связи существенно расширяется по сравнению с известными способами гарантированной передачи данных.

При реализации предлагаемого способа гарантируется полнота передача данных. Независимо от расстояния между приемником и передатчиком данных и при значительном увеличении вероятности искажения символа в канале связи эффективная пропускная способность близка к потенциальной пропускной способности канала связи.

Предложенная система для осуществления способа гарантированной передачи информации по каналу связи поясняется фиг. 4 и фиг. 5.

На передающей стороне реализуются следующие компоненты:

1 - источник данных;

2 - первое запоминающее устройство;

3 - мультиплексор;

4 - первое кодирующее устройство;

5 - первое устройство управления;

6 - первый передатчик;

7 - первый приемник;

8 - первое устройство декодирования;

9 - блок анализа частоты запросов;

10 - блок формирования служебных данных.

Компоненты передающей стороны соединены следующим образом:

- выходы источника данных 1 соединены с входами первого запоминающего устройства 2 (для хранения «массива передаваемых блоков») и первыми информационными входами первого устройства управления 5;

- выходы первого запоминающего устройства 2 соединены с первыми входами первого мультиплексора 3;

- информационные выходы первого устройства управления 5 соединены со входами блока формирования служебных данных 10;

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

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

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

- четвертые выходы первого устройства управления 5 соединены с входами блока анализа частоты запросов 9;

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

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

- выходы мультиплексора 3 соединены со входами первого кодирующего устройства 4;

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

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

- выходы первого устройства декодирования 8 соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления 5;

- выходы первого блока формирования служебных данных 10 соединены со вторыми входами мультиплексора 3;

- выходы блока анализа частоты запросов 9 соединены с третьими информационными входами первого устройства управления 5.

На приемной стороне реализуются следующие компоненты:

11 - второй приемник;

12 - второе устройство декодирования;

13 - второе запоминающее устройство;

14 - третье запоминающее устройство;

15 - второе устройство управления;

16 - устройство передачи данных пользователю;

17 - блок формирования сообщений;

18 - второе кодирующее устройство;

19 - второй передатчик.

Для связи передающей и приемной сторон предназначены «прямой» 20 и «обратный» 21 каналы связи и ретранслятор 22.

Компоненты приемной стороны соединены следующим образом:

- выходы прямого канала связи «передатчик-приемник» 20 соединены со входами второго приемника 11;

- выходы второго приемника 11 соединены со входами второго устройства декодирования 12;

- первые выходы второго устройства декодирования 12 соединены с первыми входами второго устройство управления 15;

- вторые выходы второго устройства декодирования 12 соединены с входами второго запоминающего устройство 13 (для хранения блоков принятых данных);

- выходы второго запоминающего устройства 13 соединены с информационными входами устройства передачи данных пользователю 16;

- управляющие входы второго запоминающего устройства 13 соединены с первыми выходами второго устройства управления 15;

- первые выходы третьего запоминающего устройства 14 соединены с вторыми входами второго устройства управления 15;

- управляющие входы третьего запоминающего устройства 14 соединены со вторыми выходами второго устройства управления 15;

- вторые выходы третьего запоминающего устройства 1 соединены с первыми входами блока формирования сообщений 17;

- вторые входы блока формирования сообщений 17 соединены с третьими выходами второго устройства управления 15;

- выходы блока формирования сообщений 17 соединены со входами второго кодирующего устройства 18;

- выходы второго кодирующего устройства 18 соединены со входами второго передатчика 19;

- выходы второго передатчика 19 соединены со входом «обратного» канала связи 21;

- управляющие входы устройства передачи данных пользователю 16 соединены с четвертыми выходами второго устройства управления 15;

выходы устройства передачи данных пользователю 16 являются выходами системы для передачи данных пользователю.

На фиг. 5 представлен примерный вид зависимостей минимального и максимального значения оптимальных размеров блоков данных Rбд оптмин=f(p) и Rбд оптмакс=f(p) от уровня искажений в канале связи.

Источник 1 может быть реализован применением, например, известных приемно-регистрирующих телеметрических станций. Первый и второй передатчики 6 и 19, первый и второй приемники 7 и 11 могут быть реализованы применением известных станций спутниковой связи. Остальные компоненты предлагаемой системы могут быть реализованы с помощью ЭВМ на передающей и приемной сторонах.

Предлагаемая система реализации способа работает следующим образом.

Данные, поступающие от источника 1, передаются на входы первого запоминающего устройства 2 и на первые информационные входы первого устройства управления 5.

Данные от источника данных 1 заносятся в первое запоминающее устройство 2 (в первый информационный массив) под управлением первого устройства управления 5.

После установления связи с приемной стороной первое устройство управления 5 в соответствии с текущим значением размера блока Rбд выделяет блок данных в первом запоминающем устройстве 2, и этот блок данных поступает на первые входы мультиплексора 3. С блока формирования служебных данных на вторые входы мультиплексора 3 выдается заголовок блока с его порядковым номером.

С выходов мультиплексора данные блоков и заголовки блоков поступают на входы первого кодирующего устройства 4, где используют для формирования кода, позволяющего обнаруживать ошибки при передаче в канале связи. Код добавляют в заголовок блоков и блоки данных последовательно отправляют с помощью первого передатчика 6 по прямому каналу связи 20 через ретранслятор 22 на приемную сторону.

По обратному каналу связи 21 через первый приемник 7 могут поступать сообщения с приемной стороны с запросами на повторение передач потерянных или искаженных блоков данных. Первое устройство декодирования 8 определяет наличие искажений в сообщении и, если сообщение неискаженно, передает его на вторые информационные входы первого устройства управления 5. При поступлении сообщений с приемной стороны с запросами на повторение передач потерянных и искаженных блоков данных первое устройства управления 5 выделяет номер блока в сообщении, запрашивает блок, выдав соответствующие сигналы на управляющие входы первого запоминающего устройства 2. Первое запоминающее устройство 2 выдает соответствующий этому номеру блок данных на выходы и, соответственно, на первые входы мультиплексора 3, на вторые входы которого поступают сформированные служебные данные, включающие и номер передаваемого блока. При этом выдача в канал связи блоков данных «по порядку» приостанавливается и выдается запрашиваемый приемной стороной блок данных.

На приемной стороне блоки данных с выходов второго приемника 11 декодируются во втором устройстве декодирования 12. С первых выходов второго устройства декодирования 12 сигналы о поступлении неискаженного блока и его номере поступают на первый вход второго устройства управления 15. Второе устройство управления 15 анализирует номера и в соответствии с описанным выше способом заносит неискаженный блок во второе запоминающее устройство 13.

При записи во второе 13 запоминающее устройство неискаженного блока данных второе устройство управления 15, в соответствии с описанными выше условиями предлагаемого способа, выявляет наличие «пропущенных» (из-за искажений или потерь в канале связи) блоков данных. Номера таких блоков заносятся в третье запоминающее устройство 14 (в «массив заявок на повторную передачу блоков данных»). При внесении записей в третье запоминающее устройство и затем периодически, через время, достаточное для того, чтобы после отсылки сообщения передатчику ответ (повторная передача запрашиваемого блока данных) от передатчика поступил к приемнику, второе устройство управления 15 через блок формирования сообщений 17, через второе кодирующее устройство 18, второй передатчик 19 и обратный канал связи 21 формирует сообщения на передающую сторону. При поступлении неискаженных блоков данных по запросу (при отсутствии искажений при передачах в обратном канале связи сообщения и в прямом канале связи запрашиваемого блока данных) второе устройство управления 15 удаляет запись с соответствующим номером в третьем запоминающем устройстве 14. Если запрос по причинам искажения или потере в канале связи не будет выполнен, то соответствующая запись в третьем запоминающем устройстве 14 сохранится и при очередном опросе будет выполнен запрос на еще одну передачу такого блока данных.

При передаче в канал связи очередного блока данных на передающей стороне первое устройство управления 5 с четвертых выходов выдает соответствующий признак в блок анализа частоты запросов 9. При поступлении запросов на повторную передачу блоков первое устройство управления 5 с четвертых выходов также выдает соответствующий признак в блок анализа частоты запросов 9. В блок анализа выдается также текущее значение Rбд за период с неизменным текущим значением Rбд и в отношении определенного числа последних выданных блоков (например, тысяча блоков данных).

Блок анализа частоты запросов 9 подсчитывает число запросов (в рассматриваемом примере на тысячу переданных блоков) и отслеживает примерную оценку вероятности искажения блоков при передаче в канале связи (как отношение числа запросов к базовому числу передач по прямому каналу связи), вычисляет оценку текущей вероятности искажения символа при передаче в канале связи по указанной выше формуле. По текущей оценке и заранее заданным зависимостям минимального и максимального значения оптимальных размеров блоков данных Rбд оптмин=f(p) и Rбд оптмакс=f(p) (пример зависимостей приведен на фиг. 5) вычисляются текущие значения Rбд оптминтек и Rбд оптмакстек. Блок анализа частоты запросов 9 возвращает текущие значения Rбд оптминтек и Rбд оптмакстек на третьи информационные входы первого блока управления 5. Блок управления 5, при включенной опции адаптивного управления размером выдаваемых в канал связи блоков данных и при выходе текущего значения Rбд за пределы диапазона от Rбд оптминтек до Rбд оптмакстек, изменяет текущее значение Rбд. После изменения текущего значения Rбд блок анализа частоты запросов 9 начинает процедуру сбора статистики по новому текущему значению Rбд.

В результате применения предлагаемого способа, по сравнению с известными способами, достигается первичный эффект, заключающийся в обеспечении полноты доставки данных при использовании повышенной пропускной способности систем сбора и передачи информации в вычислительных сетях за счет непрерывной передачи блоков данных в канал связи и за счет повторных передач только искаженных и потерянных в канале связи блоков. Адаптация размеров передаваемых блоков данных к текущему уровню искажений в канале связи по ходу длительных передач данных большого объема обеспечивает высокую эффективность и в случаях, когда в канале связи нестабилен уровень искажений. Выше представленный подход позволит получить значительный экономический эффект за счет сокращения затрат на аренду каналов связи. За счет сокращения времени доставки данных повышаются возможности приемной стороны - центров контроля поведения сложных технических комплексов, обработки и анализа данных телеизмерений параметров сложных технических комплексов, что в конечном итоге также приводит к экономическому эффекту.

Дополнительным эффектом от применения предлагаемого способа является сокращение числа сообщений в обратном канале связи, что влечет за собой сокращение искажений сообщений и в конечном итоге также сокращает непроизводительные затраты на дополнительные передачи данных в прямом канале связи.

Вторичный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается 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 и для решения задач доставки данных требуется привлечение существенно меньших связных ресурсов.

1. Способ гарантированной передачи информации по каналу связи, при котором на передающей стороне запоминают передаваемые данные в первом массиве, разбивают данные на блоки, кодируют для обнаружения искажений блока данных, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, передачу блоков данных выполняют без получения сообщения от приемной стороны, в заголовке блока данных формируют номер передаваемого блока данных, при поступлении от приемной стороны запросов на повтор передач пронумерованных блоков повторяют передачу соответствующих блоков из первого массива, на приемной стороне декодируют блоки данных, выявляют неискаженные блоки данных, отличающийся тем, что на приемной стороне принятые неискаженные блоки данных запоминают в соответствии с номером блока в соответствующем месте во втором массиве переданных данных, анализируют номера блоков во втором массиве, причем при пропуске одного или нескольких блоков во втором массиве запоминают в третьем массиве заявок на повторную передачу блоков один или последовательность пропущенных номеров и затем формируют сообщения передающей стороне на повторную передачу блоков с соответствующими номерами, при приеме повторно запрошенного блока без искажений в третьем массиве удаляют запись, совпадающую с номером принятого неискаженного блока, причем опрашивают третий массив периодически, через время, достаточное для поступления на приемную сторону запрошенного повторно блока, и при наличии записей в указанном массиве формируют новые сообщения передающей стороне на повторную передачу блоков с соответствующими номерами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на передающей стороне определяют отношение числа полученных по каналу связи запросов на повторную передачу блоков к определенному числу последних выданных в канал связи блоков данных, по отношению оценивают текущий уровень искажений в канале связи, по заранее заданной зависимости определяют диапазон оптимальных размеров блоков данных для текущего уровня искажений и, при нахождении текущего размера блоков данных за пределами диапазона, изменяют текущее значение размера блока данных на новое значение в указанном диапазоне.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на передающей стороне при формировании заголовка последнего выдаваемого в канал блока данных дополнительно указывают признак последнего блока, на приемной стороне при поступлении блока данных с признаком последнего блока данных формируют сообщение подтверждения неискаженного приема, при этом на передающей стороне после выдачи в канал связи последнего блока данных включают механизм тайм-аута на время, достаточное для поступления подтверждающего сообщения, и по истечении этого времени и при условии отсутствия подтверждающего сообщения вновь выдают в канал связи последний блок данных.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что группы, передаваемые в канал связи блоков данных, формируют в окно блоков, при передаче нового окна блоков данных передают дополнительный заголовок окна, в котором указывают номер окна, при этом в одном окне нумеруют блоки в пределах окна, а при передаче с приемной стороны сообщений с запросом на повторную передачу блоков данных указывают как номер окна, так и номер запрашиваемого блока в пределах окна, причем на передающей стороне при формировании в канал связи блока данных по запросу приемной стороны в заголовке блока дополнительно к номеру блока указывают и номер окна.

5. Система для осуществления способа гарантированной передачи информации по каналу связи, содержащая на передающей стороне источник данных, выходы которого соединены с первыми информационными входами первого устройства управления и со входами первого запоминающего устройства, выходы которого соединены с первыми входами мультиплексора, управляющие входы которого соединены с первыми управляющими выходами первого устройства управления, выходы соединены со входами первого кодирующего устройства, управляющие входы которого соединены со вторыми управляющими выходами первого устройства управления, а выходы соединены со входами первого передатчика, выходы которого соединены со входами прямого канала связи «передатчик-приемник», выходы обратного канала связи «приемник-передатчик» соединены со входами первого приемника, выходы которого соединены со входами первого устройства декодирования, выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления, с третьими выходами которого соединены управляющие входы первого запоминающего устройства, а на приемной стороне выход прямого канала связи «передатчик-приемник» соединен со входом второго приемника, выход которого соединен со входом второго устройства декодирования, первые выходы которого соединены с первыми входами второго устройства управления, первые выходы которого соединены с управляющими входами второго запоминающего устройства, кроме того, с выходом второго кодирующего устройства соединен вход второго передатчика, выход которого соединен со входом обратного канала связи «приемник-передатчик», а выходами приемной стороны являются выходы устройства передачи данных пользователю, отличающаяся тем, что на передающей стороне со вторыми входами мультиплексора соединены выходы блока формирования служебных данных, входы которого соединены с информационными выходами первого устройства управления, а на приемной стороне со вторыми выходами второго устройства управления соединены управляющие входы третьего запоминающего устройства, первые выходы которого соединены со вторыми входами второго устройства управления, а вторые выходы соединены с первыми входами блока формирования сообщений, вторые входы которого соединены с третьими выходами второго устройства управления, а выходы соединены со входами второго кодирующего устройства, кроме того, с четвертыми выходами второго устройства управления соединены управляющие входы устройства передачи данных пользователю, информационные входы которого соединены с выходами второго запоминающего устройства.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что на передающей стороне с четвертыми выходами первого устройства управления соединены входы блока анализа частоты запросов, выход которого соединен с третьими информационными входами первого устройства управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат заключается в повышении безопасности передачи данных.

Изобретение относится к устройству беспроводной связи, которое использует протокол связи для передачи и приема данных с помощью бита проверки данных. Технический результат состоит в обеспечении высокой пропускной способности.

Изобретение относится к области технологий связи и, более конкретно, к способу сверки времени и базовой станции. Технический результат заключается в предотвращении потери ресурсов в базовой станции посредством отсутствия необходимости в установке элемента отсчета времени и аккумулятора, а соответственно и использования ресурсов элементов отсчета времени.

Изобретение относится к способу передачи информации обратной связи. Технический результат изобретения заключается в уменьшении задержки информации обратной связи.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способу и устройству синхронной передачи дискретных данных с решающей обратной связью. .

Изобретение относится к оптимизации беспроводных передач в телекоммуникационной системе, использующей дуплексную передачу с временным разделением (TDD). .

Изобретение относится к беспроводной связи, и в частности, к динамическому управлению сетевыми ресурсами посредством использования зарезервированных ресурсов отмены назначения.

Изобретение относится к области связи и телекоммуникаций и, в частности, касается отчетов о доставке сообщений в системе связи. .

Изобретение относится к кодированию видео и, в частности, к технологиям контроля ошибок в видео. .
Наверх