Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления



Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления
Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2610686:

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

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат заключается в повышении пропускной способности при передаче данных. В способе на передающей стороне запоминают в массиве передаваемые блоки данных, накапливая оптимальный объем блока, в другом массиве - запросы на повтор от приемной стороны, анализируют их частоту и при необходимости меняют размер блока. На приемной стороне декодируют, выбирают неискаженные блоки и заносят в массив принятых блоков. По пропущенным номерам в массиве принятых блоков формируют запросы на повтор передач. Система на приемной и передающей стороне содержит кодирующие, декодирующие устройства, приемники и передатчики, устройства управления и по два устройства хранения данных, а также устройство выбора данных, блок формирования служебных данных, устройство накопления оптимального блока данных и блок анализа частоты запросов на передающей стороне, устройство передачи данных пользователю на приемной стороне. 2 н.п. ф-лы, 7 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 со спутниковыми каналами связи.

Известен способ передачи информации по каналам связи в реальном времени (RU, патент на изобретение, 2423004, H04L 1/00, 2009).

В вышеназванном способе передачи информации по каналам связи в реальном времени на передающей стороне в период регистрации запоминают все данные, поступающие от источника, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные, разбивают данные на блоки, кодируют, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, передают по каналу связи, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, а на приемной стороне в период регистрации по результатам контроля искажений в принятых блоках выбирают из основного и резервных блок без искажений. После окончания периода регистрации все данные передают с использованием обратной связи, чем обеспечивают гарантию полноты доставки данных пользователю.

Недостатками вышеназванного способа является:

отсутствие полной гарантии передачи данных без искажений в период регистрации, так как при передаче существует вероятность искажения, как основного, так и всех резервных блоков данных;

существенные затраты времени на передачу данных с гарантией их полноты, так как часть данных, передаваемых в реальном времени повторно передается после периода регистрации;

частичное использование пропускной способности канала связи после периода регистрации, так как при использовании протоколов с подтверждением в каналах связи с большим временем распространения сигнала значительны простои передатчика данных в связи с ожиданием сообщений от приемной стороны;

неэффективное использование канала связи в период регистрации; на практике поступившие от источника данные (например, данные измерений параметров сложного технического объекта) тут же передаются в канал связи; объем данных одного измерения значения большинства параметров небольшой (например, 12÷16 бит; по числу разрядов двоичного цифрового кода, представляющего результаты одного измерения); добавляемые заголовки каждого уровня протокола связи в совокупности могут составлять объем до 80 бит; такая практика и приводит к неэффективному использованию канала связи, так как значительную долю в передаваемых в период регистрации данных составляют служебные данные, а не данные полезной информации.

Известен способ передачи информации по каналам связи (RU, патент на изобретение, 2450466, H04L 9/00, 2012).

В вышеназванном способе передачи информации по каналам связи на передающей стороне в период регистрации запоминают все данные, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные, разбивают данные на блоки, кодируют, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, передают основными блоками, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, на приемной стороне в период регистрации по результатам контроля искажений в принятых блоках выбирают из основного и резервных блок без искажений, а после периода регистрации передают все зарегистрированные данные без ожидания сообщений приемной стороны; в сообщениях по обратной связи от приемной к передающей стороне передают номера искаженных блоках данных и по этим сообщениям повторяют передачи искаженных блоков данных.

Недостатками вышеназванного способа являются:

отсутствие полной гарантии передачи данных в период регистрации, так как при передаче существует вероятность искажения, как основного, так и всех резервных блоков данных;

существенны затраты времени на передачу данных с гарантией их полноты, так как часть данных, передаваемых в реальном времени повторно передается и после периода регистрации;

в период регистрации пропускная способность канала связи используется неэффективно из-за большой доли служебных данных при передаче небольших по объему данных отдельных измерений, поступающих от источника данных.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ передачи информации по каналу связи в реальном времени (RU, патент на изобретение, 2563166, H04L 1/12, 2015).

В известном способе на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, в период регистрации запоминают все данные от источника данных, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные и передают основными блоками данных, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, после окончания периода регистрации выбирают занесенные в память данные и передают блоками в канал связи, на приемной стороне в период регистрации декодируют, выбирают из основного и резервных блок без искажений или, после окончания периода регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные блоки, передают на передающую сторону сообщения с требованием повторных передач блоков данных, на передающей стороне в период регистрации все данные от источника данных запоминают в соответствующем номеру блока данных месте массива регистрируемых данных, на приемной стороне в период регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные и также передают на передающую сторону сообщения с заявками с требованием повторных передач блоков данных, запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, поступающие без искажений блоки запоминают в массиве принятых блоков и выдают пользователю в реальном времени, при поступлении неискаженных блоков, номера которых сохранены в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, соответствующие записи из этого массива удаляют, в случае если при этом в массиве заявок на дополнительную передачу блоков сохранены запись или записи с номерами блоков, предшествующих номеру удаленной записи, идентифицируют искажение или потерю повторной передачи или передач блока и повторяют сообщение на передающую сторону с заявкой или заявками на дополнительную передачу блока или блоков, после периода регистрации при декодировании поступающих из канала связи блоков, обнаружении искаженных и формировании сообщений с требованием повторных передач блоков данных также запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, анализируют номера поступивших из канала связи неискаженных блоков, выявляют пропуски в номерах блоков, записываемых в массив принятых блоков, формируют сообщение или сообщения на передающую сторону с заявкой или заявками с требованием повторных передач блоков данных, периодически, через время несколько большее, чем время, достаточное на передачу сообщения от приемной стороны к передающей стороне и на передачу запрошенного блока от передающей стороны к приемной стороне, опрашивают массив заявок на дополнительную передачу блоков и по сохраненным в нем записям формируют сообщения передающей стороне с заявкой или заявками с требованием дополнительных передач блоков данных, ожидают окончания передачи данных и получения всех блоков по записям в массиве заявок на дополнительную передачу блоков и выдают сформированные в массиве принятых блоков данные потребителю, на передающей стороне сообщения от приемной стороны с заявками с требованием дополнительных передач блоков данных запоминают в массиве запросов на повторную передачу, в период регистрации по записям в массиве запросов на повторную передачу формируют дополнительные передачи блоков, для этого определяют резервное время по условию отсутствия данных от источника новых, не переданных в канал связи данных, и в это время выбирают из соответствующего номеру запрашиваемого блока места массива регистрируемых данных блок данных и выдают в канал связи, в период после регистрации, при внесении новой записи в массив запросов на повторную передачу, выбирают из массива регистрируемых данных блок, соответствующий адресу запрашиваемого блока, приостанавливают передачу блоков из массива регистрируемых данных и во время приостановки выдают в канал связи запрошенный блок.

Недостатками известного способа являются:

в период регистрации пропускная способность канала связи используется неэффективно из-за большой доли служебных данных при передаче небольших по объему данных отдельных измерений, поступающих от источника данных;

неэффективно используется канал связи при длительной передаче больших объемов зарегистрированных данных; когда нестабильная характеристика канала (вероятность искажения при передаче символа) может меняться и при этом не соблюдается оптимальное значение блока данных, передаваемого в канал связи: при большом уровне искажений передача блоков данных большого объема неэффективна (возрастает частота повторных передач блоков данных, искаженных при передаче); заведомое уменьшение размера блока также неэффективно, так как возрастает доля служебных данных.

Известна система для передачи информации (RU, патент на изобретение, 2423004, H04L 1/00, 2011), содержащее на передающей стороне источник данных, первое запоминающее устройство (в заявляемом устройстве функции первого запоминающего устройства выполняет устройство хранения блоков данных и признаков их передачи), мультиплексор, первое кодирующее устройство, первый передатчик, первый приемник, первое устройство декодирования, первое устройство управления, а на приемной стороне второй приемник, второе запоминающее устройство (эквивалентное устройству хранения принятых блоков данных в заявляемом устройстве), второе устройство декодирования, второе устройство управления и устройство передачи данных пользователю.

Для гарантирования времени доставки данных в режиме реального времени используются общеизвестные протоколы передачи данных без подтверждения (например, UDP). Для гарантированной передачи данных (после окончания передачи данных в реальном времени) в вышеназванном устройстве используется общеизвестные протоколы передачи данных с подтверждением (например, TCP/IP).

Недостатками вышеназванной системы являются:

отсутствие полной гарантии передачи данных в период регистрации (в реальном времени), так как и при передаче резервных блоков данных существует вероятность искажения, как основного, так и всех резервных блоков данных;

существенны затраты времени на передачу данных с гарантией их полноты, так как часть данных, передаваемых в реальном времени повторно передается и после периода регистрации;

частичное использование пропускной способности канала связи после периода регистрации, так как при использовании протоколов с подтверждением в каналах связи с большим временем распространения сигнала значительны простои передатчика данных в связи с ожиданием сообщений от приемной стороны;

в период регистрации пропускная способность канала связи используется неэффективно из-за большой доли служебных данных при передаче небольших по объему данных отдельных измерений, поступающих от источника данных.

Известна система для передачи информации по каналам связи (RU, патент на изобретение, 2450466, H04L 9/00, 2012), содержащая источник данных, мультиплексор, первый передатчик, первый приемник, первое устройство кодирования, первое устройство декодирования, первое запоминающее устройство (в заявляемом устройстве функции первого запоминающего устройства выполняет устройство хранения блоков данных и признаков их передачи), первое устройство управления на передающей стороне, а также второй передатчик, второй приемник, второе устройство кодирования, второе устройство декодирования, второе запоминающее устройство (эквивалентное устройству хранения принятых блоков данных в заявляемом устройстве), второе устройство управление, устройство передачи данных пользователю на приемной стороне.

Недостатками вышеназванной системы являются:

отсутствие полной гарантии передачи данных в период регистрации;

двойная передача данных, передаваемых в реальном времени и после регистрации, что увеличивает время доставки всех зарегистрированных данных с гарантией полноты их доставки;

в период регистрации пропускная способность канала связи используется неэффективно из-за большой доли служебных данных при передаче небольших по объему данных отдельных измерений, поступающих от источника данных.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является система для передачи информации по каналу связи в реальном времени (RU, патент на изобретение, 2563166, H04L 1/12, 2015), содержащая на передающей стороне источник данных, первое устройство управления, устройство выбора данных, устройство хранения блоков данных и признаков их передачи, блок формирования служебных данных, мультиплексор, первое кодирующее устройство, первый передатчик, первый приемник, первое устройство декодирования, устройство хранения запросов на повторную передачу блоков, а на приемной стороне второй приемник, второе устройство декодирования, устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков, блок формирования сообщений обратной связи, второе устройство управления, устройство хранения принятых блоков данных, устройство передачи данных пользователю, второе кодирующее устройство, второй передатчик.

Недостатками известной системы являются:

в период регистрации пропускная способность канала связи используется неэффективно из-за большой доли служебных данных при передаче небольших по объему данных отдельных измерений, поступающих от источника данных;

неэффективно используется канал связи при длительной передаче больших объемов зарегистрированных данных, при которой не всегда оптимален размер блоков данных, выдаваемых в канал связи.

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени и система для осуществления способа, является повышение эффективной пропускной способности канала связи при передаче данных в период регистрации и сокращение времени на передачу всех зарегистрированных данных.

Техническая задача способа адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени решается тем, что на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют с использованием предварительно определенного типа кодирования, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, в период регистрации запоминают все данные от источника данных, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные и передают основными блоками данных, с учетом пропускной способности канала связи и объема данных, передаваемых в период регистрации, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, после окончания периода регистрации при условии выделения части данных для передачи в реальном времени дополнительно выбирают занесенные в память данные и передают блоками в канал связи, на приемной стороне в период регистрации декодируют, выбирают из основного и резервных блок без искажений или, при искажении основного и резервных блоков, отбрасывают блоки, после окончания периода регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные блоки, передают на передающую сторону сообщения с требованием повторных передач блоков данных, на передающей стороне в период регистрации все данные от источника данных запоминают в соответствующем номеру блока данных месте массива регистрируемых данных, на приемной стороне в период регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные и также передают на передающую сторону сообщения с заявками повторных передач блоков данных, запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, поступающие без искажений блоки запоминают в массиве принятых блоков и выдают пользователю в реальном времени, при поступлении неискаженных блоков, номера которых сохранены в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, соответствующие записи из этого массива удаляют, в случае если при этом в массиве заявок на дополнительную передачу блоков сохранены запись или записи с номерами блоков, предшествующих номеру удаленной записи, идентифицируют искажение или потерю повторной передачи или передач блока и повторяют сообщение на передающую сторону с заявкой или заявками на дополнительную передачу блока или блоков, после периода регистрации при декодировании поступающих из канала связи блоков, обнаружении искаженных и формировании сообщений с требованием повторных передач блоков данных также запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, анализируют номера поступивших из канала связи неискаженных блоков, выявляют пропуски в номерах блоков, записываемых в массив принятых блоков, формируют сообщение или сообщения на передающую сторону с заявкой или заявками с требованием повторных передач блоков данных, периодически, через время несколько большее, чем время, достаточное на передачу сообщения от приемной стороны к передающей стороне и на передачу запрошенного блока от передающей стороны к приемной стороне, опрашивают массив заявок на дополнительную передачу блоков и по сохраненным в нем записям формируют сообщения передающей стороне с заявкой или заявками с требованием дополнительных передач блоков данных, ожидают окончания передачи данных и получения всех блоков по записям в массиве заявок на дополнительную передачу блоков и выдают сформированные в массиве принятых блоков данные потребителю, на передающей стороне сообщения от приемной стороны с заявками с требованием дополнительных передач блоков данных запоминают в массиве запросов на повторную передачу, в период регистрации по записям в массиве запросов на повторную передачу формируют дополнительные передачи блоков, для этого определяют резервное время по условию отсутствия данных от источника новых, не переданных в канал связи данных, и в это время выбирают из соответствующего номеру запрашиваемого блока места массива регистрируемых данных блок данных и выдают в канал связи, в период после регистрации, при внесении новой записи в массив запросов на повторную передачу, выбирают из массива регистрируемых данных блок, соответствующий адресу запрашиваемого блока, приостанавливают передачу блоков из массива регистрируемых данных и во время приостановки выдают в канал связи запрошенный блок, кроме того, на передающей стороне в период регистрации, при выделении значимых для передачи в реальном времени данных, соответствующие блоки данных при запоминании в массиве регистрируемых данных отмечают меткой выделения, в канал связи выдают выделенные блоки данных, а в период после регистрации выдают в канал связи блоки, не имеющие указанной метки выделения в массиве регистрируемых данных, при этом в период регистрации, поступающие от источника данные перед выдачей в канал связи накапливают до объема, оптимального для передачи в канал связи, а также, при длительных передачах данных, подсчитывают за некоторый, достаточный для представительности статистических данных, отрезок времени число выданных в прямой канал связи блоков данных и число сообщений по обратному каналу связи, по их отношению оценивают текущую вероятность потери символа в прямом канале связи, по заранее сформированным зависимостям от вероятности потери символа в прямом канале связи минимального и максимального оптимального размера блока данных определяют нахождение текущего размера блока в диапазоне от минимального до максимального оптимального размера блока данных и, в случае выхода за указанный диапазон, соответствующим образом изменяют размер блока выдаваемого в прямой канал связи.

Техническая задача системы для осуществления способа адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени решается тем, что она содержит на передающей стороне источник данных, выходы которого соединены с первыми информационными входами первого устройства управления и с первыми входами устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, выходы которого соединены с первыми входами мультиплексора, управляющие входы которого соединены с первыми выходами первого устройства управления, выходы соединены с входами первого кодирующего устройства, управляющие входы которого соединены со вторыми выходами первого устройства управления, а выходы соединены с входами первого передатчика, выходы которого соединены с входами прямого канала связи «передатчик-приемник», выходы обратного канала связи «приемник-передатчик» соединены с входами первого приемника, выходы которого соединены с входами первого устройства декодирования, первые выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления, с третьими выходами которого соединены управляющие входы устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, а на приемной стороне выход прямого канала связи «передатчик-приемник» соединен с входом второго приемника, первые выходы второго устройства декодирования соединены с первыми входами второго устройства управления, управляющие входы устройства хранения принятых блоков данных соединены с первыми выходами второго устройства управления, выходы соединены со вторыми входами устройства передачи данных пользователю, кроме того, с выходом второго кодирующего устройства соединен вход второго передатчика, выход которого соединен с входом обратного канала связи «приемник-передатчик», выходами приемной стороны являются выходы устройства передачи данных пользователю, на передающей стороне с четвертыми выходами первого устройства управления соединены управляющие входы блока формирования служебных данных, с информационными выходами соединены входы блока формирования служебных данных, выходы которого соединены с третьими входами мультиплексора, со вторыми выходами первого устройства декодирования соединены входы устройства хранения запросов на повторную передачу блоков, управляющие входы которого соединены с шестыми выходами первого устройства управления, выходы соединены с третьими информационными входами первого устройства управления, с восьмыми выходами которого соединены управляющие входы устройства выбора данных, входы которого соединены с выходами источника данных, первые выходы соединены со вторыми входами устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, а на приемной стороне выход второго приемника соединен с входом второго устройства декодирования, вторые выходы которого соединены с первыми входами устройства передачи данных пользователю и с входами устройства хранения принятых блоков данных, четвертый выход второго устройства управления соединен с управляющим входом устройства передачи данных пользователю, второй выход соединен с входом устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков, второй вход соединен с первым выходом устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков, второй выход которого соединен с первым входом блока формирования сообщений обратной связи, второй вход которого соединен с третьим выходом второго устройства управления, а выход соединен с входом второго кодирующего устройства, при этом на передающей стороне со вторым выходом устройства выбора данных соединен вход устройства накопления оптимального блока данных, выход которого соединен со вторым входом мультиплексора, управляющий вход соединен с пятым выходом первого устройства управления, с седьмым выходом которого соединен блок анализа частоты запросов, а с четвертым информационным входом соединен выход блока анализа частоты запросов.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Для передачи данных между приемной и передающей стороной устанавливают соединение между ними с использованием канала прямой связи «передатчик-приемник» и канала обратной связи «приемник-передатчик».

На передающей стороне все поступающие от источника данные в реальном времени регистрируют в «массиве регистрируемых данных». Период, в течение которого поступают данные от источника, обозначают периодом регистрации.

Для передачи в канал связи данные разбивают на блоки. Блоки кодируют для обнаружения искажений, вероятных при передаче по каналу связи. Добавляют к блоку заголовок каждого уровня протокола связи. В заголовке указывают данные кодирования, что позволяет при приеме блока данных выявить наличие искажений. По сути предлагаемого способа блоки нумеруют и в заголовке указывают номер передаваемого блока.

Для передачи всех регистрируемых данных в реальном времени необходимо, чтобы пропускная способность прямого канала связи превышала интенсивность поступления данных от источника данных.

Однако, на практике, в отдельных случаях такое соотношение не выполняется. В таких случаях в поступающих от источника данных выделяют значимые для передачи в реальном времени данные. Только эти данные передают в реальном времени в канал связи. Объем и, в общем случае, и интенсивность поступления, отобранных для передачи в реальном времени данных, должны быть согласованными с реальной пропускной способностью канала связи. После окончания периода регистрации пользователю доставляются все зарегистрированные на передающей стороне данные.

Особенностью известного способа передачи данных является то, что при передаче данных в реальном времени, в период регистрации, при обнаружении искажений с приемной стороны передают заявки на повторную передачу. Повторные передачи выполняют в резервное время, когда нет новых данных от источника. После периода регистрации весь объем передаваемых данных, включая и их часть, не переданных в реальном времени (в случаях, когда недостаточно пропускной способности канала связи и в реальном времени передают только часть данных от источника) передаются приемной стороне также с задействованием обратной связи, что позволяет обеспечить полноту передачи данных.

Неискаженные при передаче блоки передаются пользователю за гарантированное время от момента выдачи данных источником до передачи данных пользователю.

Ко времени окончания периода регистрации или через некоторое время после его окончания все, включая и искаженные при передаче в канале связи, блоки данных, переданные при применении известного способа, доставляются к приемной стороне.

Если пропускная способность канала связи выше чем интенсивность поступления данных от источника, то на этом заканчивается процедура передачи данных с гарантией полноты их доставки.

В другом случае, когда не все данные передавались в период регистрации, сформированные в массиве принятых блоков (на приемной стороне) полные данные передаются пользователю после периода регистрации. Время доставки полного объема данных не гарантируется, так как время, необходимое для всех дополнительных передач подвержено флуктуациям из-за помех в канале связи.

По сути предлагаемого способа, по первому аспекту его новизны, в период регистрации на передающей стороне накапливают оптимальный для эффективной передачи объем данных, поступающих от источника, и только затем блок данных передаются через канал связи приемной стороне. За счет этого существенно снижается отношение объема служебных данных к объему полезных данных, передаваемых в реальном времени (в период регистрации). В конечном итоге увеличивается эффективная пропускная способность канала связи в период регистрации (объем полезных данных переданных через канал связи в единицу времени).

При этом несколько увеличивается время доставки данных, однако задержка незначительная и для практики некритична.

На приемной стороне по результатам контроля искажений в принятых блоках формируют и отправляют передающей стороне сообщения с номерами блоков, передачу которых необходимо повторить. Процедура обслуживания таких сообщений обеспечивает, прежде всего, доставку в реальном времени данных поступающих от источника, а в резервное время обслуживаются запросы приемной стороны на повторную передачу блоков, искаженных при передаче.

При применении предлагаемого способа в случае, когда пропускная способность недостаточна для передачи всех данных в реальном времени, после окончания периода регистрации из массива регистрируемых данных дополнительно передаются с использованием обратной связи (с гарантией полноты передачи) только блоки данных, которые не вошли в состав отобранных для передачи данных в реальном времени. После окончания дополнительных передач, сформированные в массиве принятых блоков (на приемной стороне) полные данные передаются пользователю.

Необходимо отметить, что и в первом случае, при превышении пропускной способности канала связи интенсивности выдачи данных источником (возможна передача всех данных от источник в реальном времени), и во втором случае, когда пропускная способность канала связи позволяет передать только часть данных в реальном времени, время доставки гарантируется только для блоков данных переданных при первой передаче по каналу без искажений (при передачах с резервными блоками достаточно, чтобы из основного блока и из резервных хотя бы один блок был передан без искажений). В предлагаемом способе реализуется также передача резервных блоков данных. При наличии резерва времени (нет новых порций данных от источника и нет запросов от приемной стороны на повторную передачу блоков) дублируется передача последнего, переданного в канал связи блока данных. Это позволяет существенно повысить вероятность передачи блока данных в канале связи.

Вероятность передачи без искажений блока в канале связи Рпрд бд:

,

где: Р0 - вероятность искажения символа, передаваемого в канале связи;

Rбл - размер блока данных (число символов в блоке), передаваемого в канале связи;

rzb - размер заголовка блока данных (число символов заголовка), передаваемого в канале связи дополнительно с каждым блоком данных.

Вероятность искажения блока в канале связи Pпрд бд:

.

При передаче одного или нескольких резервных блоков вероятность искажения блока при передаче в канале связи существенно снижается:

,

где: kр б - число передаваемых резервных блоков данных.

Например, при Po=10-6, Rбл=4096, rzb=80,

Pпрд бд=0,996, Pптр бд=0,004

В случае, когда дополнительно передается один резервный блок, вероятность искажения (потери) блока в канале связи снижается до Pптр бд=0,000017.

Для передачи данных в реальном времени и для дополнительных передач блоков по запросам с приемной стороны необходимо превышение пропускной способности канала связи над интенсивностью поступления данных от источника.

Коэффициент превышения можно оценить статистическим коэффициентом повторов передач блоков данных (средним значением повторных передач блоков, необходимых для компенсации искажений в канале связи). Коэффициент определяется его средним значением во множестве вероятных ситуаций (передача без искажений в первой передаче, с одним повтором по запросу, после двух повторов по запросам и т.д.):

Для приведенных выше значений Рo=10-6, Rбл=4096, rzb=80

Как правило, отрезки времени между поступлениями порций данных от источника стабильны (например, телеметрические измерения от изделий ракетной техники). В том случае, когда пропускной способности канала связи достаточно для передачи в реальном времени всех данных от источника, практически без флуктуаций будут и промежутки времени между выдачами блоков в канал связи. В этих условиях гарантированное время доставки определяется в основном временем распространения радиосигнала от передатчика до приемника (первый компонент времени доставки или первое слагаемое времени доставки ), а также, по первому аспекту новизны предлагаемого способа, незначительной задержкой на накопление оптимального объема блока данных (второй компонент времени доставки ). При передаче, например, через один спутник на геостационарной орбите первый компонент времени доставки блока данных примерно 0,26÷0,27 с. Второй компонент времени доставки необходимо учитывать для времени доставки данных по конкретным измерениям отдельных параметров (например, данные измерений параметров сложного технического объекта). Дополнительное накопление (по первому аспекту новизны предлагаемого способа) данных от источника до объема, оптимального для блока данных, выдаваемого в канал связи, приводит к задержке передачи данных. На максимальное время задерживаются с выдачей в канал связи данные измерений параметров, первыми поступившие от источника. Практически не задерживаются данные измерений, после поступления которых объем накопленных данных становится близким или равным оптимальному и накопленный массив после этого отправляется в канал связи. Например, в случаях, когда оптимальным считается , и интенсивность поступления данных от источника I=2Мбит/с, максимально возможная задержка (второй компонент времени доставки ) составит . Такое увеличение времени доставки данных не является для практики критическим.

При недостаточности пропускной способности канала связи и с передачей части данных в реальном времени длительность отрезков времени между выдачей блоков в канал связи может варьироваться. Вероятны значительные группы (серии) передач с промежутками времени соответствующими интенсивности поступления данных от источника. Такие серии циклически повторяются в пределах так называемого «кадра», например, данных телеизмерений по большому числу параметров сложных технических комплексов. В предлагаемом решении пропускной способностью канала связи обеспечивается передача выбранных «репортажных» данных в целом и на отрезке «кадров» в частности. Внутри указанных выше серий соответствующее соотношение с пропускной способностью канала связи может не обеспечиваться. Такие серии компенсируются как буферными массивам в канале связи, а также в определенной мере и введением процедуры накопления объема данных от источника до оптимального размера блока, выдаваемого в канал связи. Задействование буферных массивов канала связи увеличивает время доставки данных в режиме реального времени. В предельном случае (и достаточно маловероятном случае) внутри «кадра» все отбираемые «репортажные» данные могут сгруппироваться в одну серию. В этом случае, время доставки первого блока из серии, переданного в канал связи, будет примерно равно времени распространения радиосигнала от передатчика до приемника, затем, внутри серии, время доставки будет постепенно увеличиваться и, в последнем блоке серии, станет равным сумме времени распространения радиосигнала от передатчика до приемника и «времени кадра» (в предельном случае, когда пропускная способность канала связи равна средней интенсивности поступления «репортажных» данных). В одном из практических применений время кадра равно 0,08 с. Таким образом, в предельном (маловероятном) случае время доставки флуктуирует от 0,27 с до 0,35 с (со средним значением менее 0,31 с).

Вторым аспектом новизны в предложенном способе является адаптация размера блока данных (выдаваемого в канал связи) к реальному состоянию канала связи. При длительных передачах по каналу связи такой его параметр, как Po (вероятность искажения символа данных) может меняться. С изменением Po существенно меняется размер оптимального блока данных (при котором незначительны потери в реальной пропускной способности из-за служебных данных и еще незначительны потери из-за необходимости дополнительных передач блоков данных). Оценить влияние можно следующим образом.

С учетом, указанного выше статистического коэффициента повторов передач блоков данных (необходимых для компенсации искажений в канале связи) фактическое (приведенное к одному блоку данных) количество данных, передаваемых в канале связи с пропускной способностью Iкс, равно . При этом (приведенное к одному блоку) количество полезной информации равно R бл. Оценить эффективную пропускную способность канала связи Sэ можно соотношением:

Оценить («измерить») фактическое состояние канала связи позволяет анализ числа поступающих на передающую сторону запросов на повторную передачу блоков данных.

Периодически подсчитывают соотношение количества запросов приемной стороны и количества выданных блоков в канал связи за некоторый отрезок времени. На указанный отрезок времени анализа 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.

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=f(p) 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 (соответствующие текущей оценке ).

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.

Заимствование из известного способа в предложенном способе повторная передача только искаженных блоков (с использованием канала обратной связи) и непрерывная передача блоков передающей стороной, а также предлагаемая процедура накопления данных до оптимального размера при передачах данных в канал связи в период регистрации (первый аспект новизны) и адаптации размера выдаваемых в канал связи блоков данных к реальному состоянию канала связи (второй аспект новизны) при длительных передачах (как в период регистрации, так и после периода регистрации) позволяет приблизить эффективную пропускную способность к предельной пропускной способности канала связи.

Предложенный способ и достигаемый с его реализацией результат передачи данных после периода регистрации 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.). Ha диаграмме показаны фактическая пропускная способность при передаче данных по каналу связи с потенциальной (предельной) пропускной способностью в 10 Мбит/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 фактической пропускной способности при различных значениях вероятности искажения символа в канале связи (Loss, на диаграмме фиг. 1) и времени распространения сигнала в прямом и обратном канале связи (RTT, на диаграмме фиг. 1). При искажениях в 0,1% передаваемых символов (Loss=1.Е-3) известный протокол с подтверждением имеет фактическую пропускную способность на порядок меньше чем пропускная способность канала связи. 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 на два порядка меньше потенциальной пропускной способности канала связи. В протоколе TCP требуется ожидание сообщений от приемника, подтверждающих результаты приема переданных ранее порций данных. На время ожидания выдача в канал связи блоков данных приостанавливается.

На фиг. 2 приведена диаграмма фактической (эффективной) пропускной способности передачи данных с применением предложенного способа (диаграмма построена с применением приведенного выше соотношение для определения Sэ, диаграмма представлена для тех же характеристик канала связи, что и на фиг. 1, предельная пропускная способность 10 Мбит/с). В предлагаемом способе гарантируется передача данных и, как при увеличении расстояния между приемником и передатчиком данных, так и при значительном увеличении вероятности искажения символа в канале связи, эффективная пропускная способность близка к потенциальной пропускной способности канала связи.

На фиг. 3 приведены диаграмма с зависимостями эффективной пропускной способности канала связи от уровня помех в канале связи (от Po). Зависимости построены по приведенному выше соотношению для определения Sэ. Диаграмма показывает, что в зависимости от уровня помех в канале, различны оптимальные размеры блока.

Диаграмма показывает, что передача незначительных по объему полезных данных в реальном времени (в период регистрации) позволяет использовать только незначительную часть предельной пропускной способности канала связи. Например, при отдельной передаче каждого измерения параметра, из возможности канала в 10 Мбит/с (как показано в конкретном примере на диаграмме фиг.3) используется только 16%. Такой низкий процент практически не зависит от реального уровня помех в канале связи (зона зависимостей на фиг. 3 при размерах блока данных от 16 до 128 бит). Первый аспект новизны предлагаемого способа (накопление данных, передаваемых в период регистрации до оптимального размера блока, передаваемого по каналу связи) позволяет довести эффективную пропускную способность канала связи с незначительным уровнем помех (например, при Po=1.00Е-6) до 98% от максимальной пропускной способности канала связи. Даже при высоком уровне искажений в канале связи (при Po=1.00Е-3) эффективная пропускная способность выше 54%. По второму аспекту новизны (адаптация размера блока к оптимальным значениям) при изменениях уровня помех в канале связи изменяется до оптимального и размер блока данных, как в период регистрации, так и в период после регистрации.

На диаграмме (фиг. 3) на каждой зависимости (для каждого конкретного значения Po) треугольным маркером отмечены приемлемые для практики удовлетворительные минимальные значения размера блока (Rбд оптмин), а четырехугольным маркером удовлетворительные максимальные значения размера блока (Rбд оптмакс).

На фиг. 4 по приведенным выше выделенным точкам диаграммы (фиг. 3) построены зависимости Rбд оптмин=f(p) и Rбд оптмакс=f(p), которые и используются при адаптации размера передаваемого в канал связи блока данных.

Предложенная система для осуществления способа гарантированной передачи информации по каналу связи поясняется фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7.

На фиг. 5 представлены:

1 - передающая сторона;

2 - приемная сторона;

3 - ретранслятор (например, связной спутник на геостационарной орбите);

4 - канал прямой связи (для передачи данных от передатчика к приемнику данных);

5 - обратный канал связи (для передачи сообщений обратной связи с запросами повторений передач блоков данных, с помощью которых обеспечивают гарантированную полноту передаваемых данных).

На фиг. 6 представлены компоненты передающей стороны:

6 - источник данных;

7 - устройство хранения блоков данных и признаков его передачи;

8 - устройство выбора данных;

9 - первое устройство управления;

10 - устройство накопления оптимального блока данных;

11 - мультиплексор;

12 - первое кодирующее устройство;

13 - первый передатчик;

14 - первый приемник;

15 - первое устройство декодирования;

16 - устройство хранения запросов на повторную передачу блоков;

17 - блок формирования служебных данных;

18 - блок анализа частоты запросов.

Компоненты передающей стороны соединены следующим образом:

выходы источника данных 6 соединены с первыми входами устройства хранения блоков данных и признаков его передачи 7 (для хранения первого массива - «массива регистрируемых данных»), входами устройства выбора данных 8 и первыми информационными входами первого устройства управления 9;

первые выходы устройства выбора данных 8 соединены со вторыми входами устройства хранения блоков данных и признаков его передачи 7 (для передачи признаков выделения данных в «массив репортажных данных»);

вторые выходы устройства выбора данных 8 соединены со вторыми входами устройства накопления оптимального блока данных 10;

выходы устройства хранения блоков данных и признаков его передачи 7 соединены с первыми входами мультиплексора 11;

выходы устройства накопления оптимального блока данных 10 соединены со вторыми входами мультиплексора 11;

информационные выходы первого устройства управления 9 соединены с входами блока формирования служебных данных 17;

выходы блока формирования служебных данных 17 соединены с третьими входами мультиплексора 11;

первые выходы первого устройства управления 9 соединены с входами управления мультиплексора 11;

вторые выходы первого устройства управления 9 соединены с входами управления первого кодирующего устройства 12;

третьи выходы первого устройства управления 9 соединены с управляющими входами устройства хранения блоков данных и признаков его передачи 7;

четвертые выходы первого устройства управления 9 соединены с управляющими входами блока формирования служебных данных 17;

пятые выходы первого устройства управления 9 соединены с управляющими входами устройства накопления оптимального блока данных 10;

шестые выходы первого устройства управления 9 соединены с управляющими входами устройства хранения запросов на повторную передачу блоков 16 (устройства хранения «массива принятых заявок на повторную передачу блоков данных»);

седьмые выходы первого устройства управления 9 соединены с входами блока анализа частоты запросов 18;

восьмые выходы первого устройства управления 9 соединены с управляющими входами устройства выбора данных 8;

выходы мультиплексора 11 соединены с входами первого кодирующего устройства 12;

выходы первого кодирующего устройства 12 соединены с входами первого передатчика 13;

выходы первого передатчика 13 являются входами прямого канала связи «передатчик-приемник» 4;

выходы канала обратной связи «приемник-передатчик» 5 являются входами первого приемника 14;

выходы первого приемника 14 соединены с входами первого устройства декодирования 15;

первые выходы первого устройства декодирования 15 соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления 9;

вторые выходы первого устройства декодирования 15 соединены с входами устройства хранения запросов на повторную передачу блоков 16;

выходы устройства хранения запросов на повторную передачу блоков 16 соединены с третьими информационными входами первого устройства управления 9.

выходы блока анализа частоты запросов 18 соединены с четвертыми информационными входами первого устройства управления 9.

На фиг. 7 представлены компоненты приемной стороны:

19 - второй приемник;

20 - второе устройство декодирования;

21 - второе устройство управления;

22 - устройство хранения принятых блоков данных;

23 - устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков;

24 -блок формирования сообщений обратной связи;

25 - второе кодирующее устройство;

26 - второй передатчик;

27 - устройство передачи данных пользователю

Компоненты приемной стороны соединены следующим образом:

выходы прямого канала связи «передатчик-приемник» 4 соединены с входами второго приемника 19;

выходы второго приемника 19 соединены с входами второго устройства декодирования 20;

первые выходы второго устройства декодирования 20 соединены с первыми входами второго устройство управления 21;

вторые выходы второго устройства декодирования 20 соединены с входами устройства хранения принятых блоков данных 22 (для хранения «массива блоков принятых данных») и с первыми входами устройства передачи данных пользователю 27 (для выдачи пользователю в реальном времени репортажных данных);

выходы устройства хранения принятых блоков данных 22 соединены со вторыми входами устройства передачи данных пользователю 27 (для выдачи пользователю полного объема переданных данных);

управляющие входы устройства хранения принятых блоков данных 22 соединены с первыми выходами второго устройства управления 21;

первые выходы устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 соединены с вторыми входами второго устройства управления 21;

входы устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 соединены со вторыми выходами второго устройства управления 21;

вторые выходы устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 соединены с первыми входами блока формирования сообщений обратной связи 24;

вторые входы блока формирования сообщений обратной связи 24 соединены с третьими выходами второго устройства управления 21;

выходы блока формирования сообщений обратной связи 24 соединены с входами второго кодирующего устройства 25;

выходы второго кодирующего устройства 25 соединены с входами второго передатчика 26;

выходы второго передатчика 26 соединены с входом «обратного» канала связи 5;

управляющие входы устройства передачи данных пользователю 27 соединены с четвертыми выходами второго устройства управления 21;

Выходы устройства передачи данных пользователю 27 являются выходами системы для передачи данных пользователю.

Источник 6 может быть реализован применением, например, известных приемно-регистрирующих телеметрических станций. Первый и второй передатчики 13 и 26, первый и второй приемники 14 и 19 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 от источника 6 передающей стороны 1 поступают на входы устройства хранения блоков данных и признаков их передачи 7, на входы устройства выбора данных 8 и на первые информационные входы первого устройства управления 9.

При реализации способа данные записываются в первый информационный массив (в устройство хранения блоков данных и признаков их передачи 7).

При реализации способа в случае недостаточности пропускной способности канала связи для передач в реальном времени всех поступающих от источника данных 6 устройство выбора данных 8 выделяет репортажные данные и с его вторых выходов эти данные заносятся в устройство накопления оптимального блока данных 10, а с первых выходов в устройство хранения блоков данных и признаков их передачи 7 вносится признак выделения соответствующих данных в «репортажные» данные.

К блокам данных из устройства хранения блоков данных и признаков их передачи 7 (или, в режиме передаче части данных как репортажных, из устройства накопления оптимального блока данных 10) с помощью блока формирования служебных данных 17 добавляют порядковые номера. К поступающим на первые входы мультиплексора 3 (или, в режиме передаче репортажных данных, на вторые входы) блокам данных добавляют заголовки блоков, включающие и порядковые номера, поступающие с выходов блока формирования служебных данных 17 на третьи входы мультиплексора 11. С выходов мультиплексора 11 данные (блоки и заголовки блоков) поступают на входы первого кодирующего устройства 12, 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 13 по прямому каналу связи 4 через ретранслятор 3 на приемную сторону 2.

По обратному каналу связи 5, через первый приемник 14 могут поступать сообщения с приемной стороны с запросами на повторение передач потерянных или искаженных блоков данных. Первое устройство декодирования 15 определяет наличие искажений в сообщении и, если сообщение неискаженно, передает его на вторые информационные входы первого устройства управления 9. При поступлении сообщений с приемной стороны с запросами на повторение передач потерянных и искаженных блоков данных первое устройства управления 9 в режиме регистрации ожидает резервного времени (в которое не передаются данные от источника 6), а в период после регистрации приостанавливает выдачу в канал связи блоков данных «по порядку», выделяет номер блока в сообщении, запрашивает блок, выдав соответствующие сигналы на управляющие входы устройства хранения блоков данных и признаков их передачи 7. Устройство хранения блоков данных и признаков их передачи 7 выдает соответствующий этому номеру блок данных на выходы и, соответственно, на первые входы мультиплексора 11, на третьи входы которого поступают сформированные служебные данные, включающие номер передаваемого блока и блок данных, запрашиваемый приемной стороной, выдается в канал связи.

На приемной стороне блоки данных с выходов второго приемника 19 декодируются во втором устройстве декодирования 20. С первых выходов второго устройства декодирования 20 сигналы о поступлении неискаженного блока и его номере поступают на первый вход второго устройства управления 21. Второе устройство управления 21 анализирует номер блока и заносит неискаженный блок в устройство хранения принятых блоков 22 (со второго выхода второго устройства декодирования 20 на входы устройства 22), а в режиме регистрации, через первые входы устройства передачи данных пользователю 27, неискаженный блок также выдается потребителю.

При анализе номера неискаженного блока данных второе устройство управления 21:

выявляет наличие «пропущенных» (из-за искажений или потерь в канале связи) блоков данных; номера таких блоков заносятся в устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23;

при поступлении неискаженного блока, номер которого записан в устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 (по данным с первого выхода устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 на второй вход второго устройства управления 21), соответствующая запись в устройстве хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 удаляется (через вторые выходы второго устройства управления 21 на входы устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23).

Второе устройство управления 21 периодически, через время достаточное для того, чтобы после отсылки сообщения передатчику ответ (повторная передача запрашиваемого блока данных) от передатчика поступил к приемнику (время таймера, различное в режиме регистрации и после режима регистрации) опрашивает устройство хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 и при выявлении неудаленных записей через блок формирования сообщений обратной связи 24 (с третьего выхода второго устройства управления 21 на второй вход блока формирования сообщений обратной связи 24 и по данным по номеру блока со второго выхода устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 на первый вход блока формирования сообщений обратной связи 24), через второе кодирующее устройство 25 (добавляющего код, позволяющий обнаружить искажения в канале связи) посылается сообщение на передающую сторону о необходимости дополнительной передачи блока данных.

Если запрос по причинам искажения или потере в канале связи не будет выполнен, то соответствующая запись в устройстве хранения заявок на дополнительную передачу блоков 23 сохранится и при очередном опросе будет выполнен еще один запрос на повторную передачу такого блока данных. Различия во времени упомянутого выше таймера (для режима регистрации существенно более значительного, чем для передач данных после регистрации) обусловлено тем, что в режиме регистрации могут быть значительны задержки исполнения запросов передающей стороной (в связи с ожиданием резервного времени).

После периода регистрации, при передаче в канал связи данных из устройства хранения блоков данных и признаков их передачи 7 передают только данные без признака данных, переданных в период регистрации. Этим сокращают совокупное время передачи данных.

На приемной стороне выдачу потребителю полных данных после завершения передач по каналу связи осуществляют из устройства хранения принятых блоков данных 22.

По первому аспекту новизны предлагаемого способа в устройстве накопления оптимального блока данных 10 накапливается порция данных, поступающих от источника данных 6. Выдача репортажных данных в период регистрации осуществляется при условии, когда в устройстве накопления оптимального блока данных 10 накапливается часть данных, примерно соответствующая оптимальному для передачи в канале связи.

По второму аспекту новизны предлагаемого способа на входы блока анализа частоты запросов 18 от первого устройства управления 9 (для каждого периода с одним текущим значением размера выдаваемых в канал связи блоков данных) выдают сигналы о выдаче блока данных в канал связи (для подсчета их числа) и сигналы о поступлении на передающую сторону запросов на дополнительную передачу отдельных блоков (число которых также подсчитывается). Блок анализа частоты запросов 18 формирует текущую оценку (как отношение числа запросов к числу переданных блоков) и соответственно по показанной выше формуле вычислений. В случаях выхода за диапазон оптимальных размеров текущего значения размера блока первое устройство 9 управления изменяет размер выдаваемых в канал связи блоков данных.

В результате применения предлагаемых способа и системы обеспечивается:

гарантированное время доставки неискаженных в канале связи передаваемых в реальном времени блоков данных (в период регистрации данных на приемной стороне);

полнота доставки передаваемых в реальном времени блоков данных ко времени незначительно превышающему момент окончания периода регистрации;

полнота доставки всех зарегистрированных на приемной стороне данных после периода регистрации;

при достаточной пропускной способности канала связи возможна гарантированная доставка всех зарегистрированных данных ко времени незначительно превышающему момент окончания периода регистрации;

существенно сокращается совокупное время доставки зарегистрированных данных пользователю.

Эффектами от применения предлагаемого способа являются:

существенное сокращение передач в прямом канале связи для гарантированной полноты передачи определенных объемов данных, что влечет за собой повышение совокупной эффективной производительности канала связи, достигаемое:

во-первых, снижением доли служебных данных относительно пользовательских данных передаваемых в период регистрации;

во-вторых, снижением числа дополнительно передаваемых блоков данных, компенсирующих их искажение в канале связи, как в период регистрации, так и после регистрации за счет оптимальных размеров блоков данных;

сокращение числа сообщений в обратном канале связи, что влечет за собой сокращение возможных искажений сообщений и в конечном итоге также сокращает непроизводительные затраты на дополнительные передачи данных в прямом канале связи (в аналогах, например, в протоколах с подтверждением, при потере в обратном канале связи, сообщений, подтверждающих правильную передачу фрагмента данных нормальное течение процесса передачи данных останавливается и для его возобновления по таймеру, через некоторое время ожидания, запускается повторная передача фрагмента данных, по которому потеряно подтверждающее сообщение); при использовании предлагаемого способа при потерях сообщений обратной связи процесс передачи не останавливается, а для компенсации потери сообщения обратной связи через время, достаточное для поступления запрошенных данных, приемной стороной будет повторно запрошен и только один блок данных.

Вторичный эффект от использования предлагаемых способа и системы 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, а также за счет уменьшения затрат на аренду каналов связи.

1. Способ адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени, при котором на передающей стороне разбивают данные на блоки, кодируют с использованием предварительно определенного типа кодирования, добавляют заголовок каждого уровня протокола связи, в период регистрации запоминают все данные от источника данных, выделяют значимые для передачи в реальном времени данные и передают основными блоками данных, с учетом пропускной способности канала связи и объема данных, передаваемых в период регистрации, формируют и передают для основных блоков один или несколько резервных блоков данных, после окончания периода регистрации при условии выделения части данных для передачи в реальном времени дополнительно выбирают занесенные в память данные и передают блоками в канал связи, на приемной стороне в период регистрации декодируют, выбирают из основного и резервных блок без искажений или, при искажении основного и резервных блоков, отбрасывают блоки, после окончания периода регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные блоки, передают на передающую сторону сообщения с требованием повторных передач блоков данных, на передающей стороне в период регистрации все данные от источника данных запоминают в соответствующем номеру блока данных месте массива регистрируемых данных, на приемной стороне в период регистрации декодируют поступающие из канала связи блоки, обнаруживают искаженные и также передают на передающую сторону сообщения с заявками на повторную передачу блоков данных, запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, поступающие без искажений блоки запоминают в массиве принятых блоков и выдают пользователю в реальном времени, при поступлении неискаженных блоков, номера которых сохранены в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, соответствующие записи из этого массива удаляют, в случае если при этом в массиве заявок на дополнительную передачу блоков сохранены запись или записи с номерами блоков, предшествующих номеру удаленной записи, идентифицируют искажение или потерю повторной передачи или передач блока и повторяют сообщение на передающую сторону с заявкой или заявками на дополнительную передачу блока или блоков, после периода регистрации при декодировании поступающих из канала связи блоков, обнаружении искаженных и формировании сообщений с требованием повторных передач блоков данных также запоминают номера запрошенных блоков в массиве заявок на дополнительную передачу блоков, анализируют номера поступивших из канала связи неискаженных блоков, выявляют пропуски в номерах блоков, записываемых в массив принятых блоков, формируют сообщение или сообщения на передающую сторону с заявкой или заявками с требованием повторных передач блоков данных, периодически, через время несколько большее, чем время, достаточное на передачу сообщения от приемной стороны к передающей стороне и на передачу запрошенного блока от передающей стороны к приемной стороне, опрашивают массив заявок на дополнительную передачу блоков и по сохраненным в нем записям формируют сообщения передающей стороне с заявкой или заявками с требованием дополнительных передач блоков данных, ожидают окончания передачи данных и получения всех блоков по записям в массиве заявок на дополнительную передачу блоков и выдают сформированные в массиве принятых блоков данные потребителю, на передающей стороне сообщения от приемной стороны с заявками дополнительных передач блоков данных запоминают в массиве запросов на повторную передачу, в период регистрации по записям в массиве запросов на повторную передачу формируют дополнительные передачи блоков, для этого определяют резервное время по условию отсутствия данных от источника новых, не переданных в канал связи данных, и в это время выбирают из соответствующего номеру запрашиваемого блока места массива регистрируемых данных блок данных и выдают в канал связи, в период после регистрации, при внесении новой записи в массив запросов на повторную передачу, выбирают из массива регистрируемых данных блок, соответствующий адресу запрашиваемого блока, приостанавливают передачу блоков из массива регистрируемых данных и во время приостановки выдают в канал связи запрошенный блок, кроме того, на передающей стороне в период регистрации, при выделении значимых для передачи в реальном времени данных, соответствующие блоки данных при запоминании в массиве регистрируемых данных отмечают меткой выделения, в канал связи выдают выделенные блоки данных, а в период после регистрации выдают в канал связи блоки, не имеющие указанной метки выделения в массиве регистрируемых данных, отличающийся тем, что в период регистрации, поступающие от источника данные перед выдачей в канал связи накапливают до объема, оптимального для передачи в канал связи, а также, при длительных передачах данных, подсчитывают за некоторый, достаточный для представительности статистических данных, отрезок времени число выданных в прямой канал связи блоков данных и число сообщений по обратному каналу связи, по их отношению оценивают текущую вероятность потери символа в прямом канале связи, по заранее сформированным зависимостям от вероятности потери символа в прямом канале связи минимального и максимального оптимального размера блока данных определяют нахождение текущего размера блока в диапазоне от минимального до максимального оптимального размера блока данных и, в случае выхода за указанный диапазон, соответствующим образом изменяют размер блока, выдаваемого в прямой канал связи.

2. Система для осуществления способа адаптивной передачи информации по каналу связи в реальном времени, содержащая на передающей стороне источник данных, выходы которого соединены с первыми информационными входами первого устройства управления и с первыми входами устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, выходы которого соединены с первыми входами мультиплексора, управляющие входы которого соединены с первыми выходами первого устройства управления, выходы соединены с входами первого кодирующего устройства, управляющие входы которого соединены со вторыми выходами первого устройства управления, а выходы соединены с входами первого передатчика, выходы которого соединены с входами прямого канала связи «передатчик-приемник», выходы обратного канала связи «приемник-передатчик» соединены с входами первого приемника, выходы которого соединены с входами первого устройства декодирования, первые выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого устройства управления, с третьими выходами которого соединены управляющие входы устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, а на приемной стороне выход прямого канала связи «передатчик-приемник» соединен с входом второго приемника, первые выходы второго устройства декодирования соединены с первыми входами второго устройства управления, управляющие входы устройства хранения принятых блоков данных соединены с первыми выходами второго устройства управления, выходы соединены со вторыми входами устройства передачи данных пользователю, кроме того, с выходом второго кодирующего устройства соединен вход второго передатчика, выход которого соединен с входом обратного канала связи «приемник-передатчик», выходами приемной стороны являются выходы устройства передачи данных пользователю, на передающей стороне с четвертыми выходами первого устройства управления соединены управляющие входы блока формирования служебных данных, с информационными выходами соединены входы блока формирования служебных данных, выходы которого соединены с третьими входами мультиплексора, со вторыми выходами первого устройства декодирования соединены входы устройства хранения запросов на повторную передачу блоков, управляющие входы которого соединены с шестыми выходами первого устройства управления, выходы соединены с третьими информационными входами первого устройства управления, с восьмыми выходами которого соединены управляющие входы устройства выбора данных, входы которого соединены с выходами источника данных, первые выходы соединены со вторыми входами устройства хранения блоков данных и признаков их передачи, а на приемной стороне выход второго приемника соединен с входом второго устройства декодирования, вторые выходы которого соединены с первыми входами устройства передачи данных пользователю и с входами устройства хранения принятых блоков данных, четвертый выход второго устройства управления соединен с управляющим входом устройства передачи данных пользователю, второй выход соединен с входом устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков, второй вход соединен с первым выходом устройства хранения заявок на дополнительную передачу блоков, второй выход которого соединен с первым входом блока формирования сообщений обратной связи, второй вход которого соединен с третьим выходом второго устройства управления, а выход соединен с входом второго кодирующего устройства, отличающаяся тем, что на передающей стороне со вторым выходом устройства выбора данных соединен вход устройства накопления оптимального блока данных, выход которого соединен со вторым входом мультиплексора, управляющий вход соединен с пятым выходом первого устройства управления, с седьмым выходом которого соединен блок анализа частоты запросов, а с четвертым информационным входом соединен выход блока анализа частоты запросов.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области техники связи и может быть использовано в системе повторной передачи данных. Технический результат – идентификация данных для повторной передачи.

Изобретение относится к передаче HARQ-ACK. Технический результат - осуществление передачи HARQ-ACK между UE и базовой станцией даже в том случае, когда выполняется агрегация несущей между базовыми станциями, имеющими неидеальное транзитное соединение.

Изобретение относится к области техники передачи дискретных сообщений и может использоваться для построения автоматизированных комплексов и систем двухсторонней адаптивной KB радиосвязи.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат - определение качества канала на основании качества принимаемой информации без приостановки передачи информации по этому каналу.

Изобретение относится к области связи. Технический результат - улучшение пропускной способности системы LTE-A и эффективности использования частотного спектра.

Изобретение относится к системам беспроводной связи, использующих агрегацию несущих путем передачи сигнализации управления из мобильного терминала в беспроводную сеть.

Изобретение относится к способу предоставления отчета с информацией о состоянии канала. Технический результат заключается в повышении гибкости апериодической схемы предоставления отчета с информацией о состоянии канала.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом является повышение эффективности трафика данных сети.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является возможность избежать конфликта ресурсов между различными оборудованиями пользователей.

Изобретение относится к сетям беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности передачи данных в сети беспроводной связи.

Изобретение относится к области передачи информации в вычислительных сетях с обратным каналом. Технический результат изобретения заключается в повышении скорости приема информации за счет снижения вероятности переспросов.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат - обеспечение гарантии полноты передачи в случае нестабильности условий передач в канале связи, например, при потере последних блоков передаваемых данных и при непрерывной выдаче передатчиком данных в канал связи с запросами приемной стороной на повторение передач только искаженных или потерянных блоков.

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.

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.
Наверх