Устройство для управления каналами связи
Союз Советских
Социалистических
Республик (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву № 548855 (22)Заявлено y) ),77(2)) 2542927/18-24 с присоединением заявки М
Гюсударатввкнь>к комитет (23) Приоритет по делам кзобре|еикй
И I>TNPIATYII
Опубликовано 05.05.80. Б>оллетень № - 5Д) УДf(8 |..,4 (088. 8) Дата опубликования описания 05,05.Я0 (72) Автор изобретения
В, A. Филиппов (73) Заявитель (54 ) У Д Р )Й -Д В -> ДДЯ У-ПРАВД)= у, C} связи
Изобретение относится к области вычислительной техники и технике передачи данных и может быть применено на центрах (узлах) коммутации в качестве аппаратуры сопряжения ЭВМ (оконечного
О60рудования) с Al каналами связи (модемами), реализующей одновременно с сопряжением функции. залиты QT ошибок путем Обнару>кения этих ошибок с помощью помехозашитных кодов и информации с посимвольной обработке данных в модемах, исправления ошибок теми же кодами ипи за счет Организации автоматического переспроса искаженной информации (массивов данных) по каждому из тт| обслуживаемых каналов связи.
Изобретение является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. свид. № 548855.
В основном изобретении описано уст2О ройство для управления каналами связи, содержащее блок регистров, блок опроса, П вЂ” разрядный сумматор по |т|ой 2 на
П входов на каждый разряд, коммута2 тор, блок декодирования, оперативную память, блок кодирования, блок связи с
ЭВМ, блок управления,. Первый вход и выход блока регистров соединены с первым входом и выходом устройства. ПерВый вхсд и выход блока связй с ЭВМ
СОЕДИНЕНЫ СО ВТОРЫМ ВХОДОМ И ВЫХОДОМ устройства. Вторые вход и выход бдока регистров соединены с первым выходом н входом блока опроса, третий выход бло ка .регистров соединен со входом сумматора IIO ITIOUS>I 2, выход которого соединен с первым входом коммутатора. Второй вход комму-гатора соединен со вторым выходом блока опроса, первый выход - с третьим входом оперативной памяти, а второй выход — со входом блока декодирования, выход которого соединен со Вторым Входом Опер&тиВнОй IIBвзяти. Первый выход и вход Оперативной памяти соединены со вторыми входом к выходом блока связи с ЭВМ. Второй выход оперативной памяти соединен со входом блока кодирования, выход которо3 73 . го соединен со вторым входом блока onроса. Первые управляющие входы и выходы блока управления соединены с первыми управляющими выходами и входами блоков регистров, опроса, декодирования, оперативной памяти, кодирования, связи с
ЭВМ. Второй управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом коммутатора, третий управляющий выход - с первым управляющим входом ком-мутатора, второй управляющий вход которого соединен е выходом "индикатор ошиб« ки блока декодирования, а адресный выход блока управления соединен с адресным входом оперативной памяти.
Это устройство, хотя и обеспечивает высокую скорость передачи данных, однако, приводит к сравнительно высокой вероятности необнаруженной ошибки (коэффициенту необнаруженных ошибок) в принимаемых по каждому каналу связи массивах данных. В суммарном кодовом массиве эта вероятность определяется двумя факторами, появлением необнаруженных ошибок в суммируемых кодовых мас сивах и появлением обнаруживаемых кодом ошибок в суммируемых кодовых мас. сивах, образующих после суммирования необнаруженные кодом ошибки.
Уменьшение величины вероятности необнаруженной ошибки возможно осуществлять различными путями, например применением более сильных кодов, т.е. введением дополнительной избыточности. Однако это резко снижает эффективную скорость передачи данных.
Анализ разработок по данному вопросу показывает, что наиболее целесообразным путем, обеспечивающим заданную величину вероятности необнаруженной ошибки практически без снижения скорости передачи, является использование (при органиэации в устройстве процедуры защиты от ошибок) результатов посимволь" ной обработки массивов данных в дискретном канале (в модемах). Посимвольная обработка состоит в обнаружении ошибок косвенным методом, основанном на контроле параметров сигналов данных и использовании формируемых сигналов о посимвольных стираниях для принятия решения. Эта обработка нашла применение в.аппаратуре передачи данных и реализуется путем использования в модемах детекторов качества сигналов данных, которые выявляют сомнительнье символы в массивах данных, возникающие за счет влияния как случайных (независимых), 5
1О
4О
f5
5О
55 так и группирующихся (и кетов) помех (ошибок) в каналах связи, и формируют сигналы, указывающие на этот факт.
Однако в настоящее время практически отсутствуют устройства, использующие сигналы о сомнительных символах, сформированные детекторами качества (модемами, для защиты от ошибок в каналах связи, где 1 = 1,2, ..., m ), Исследования показывают, что при реализации такого устройства наиболее цел сообразно использовать указанные сигналы в устройстве как условных посимвольных стираний, т. е. накопление числа сигналов о появляющихся на длине каждого кодового массива, сомнительных символах и принятие решения о правильности или стирании кодового массива по результатам сравнения этого числа с наперед заданным (рассчитанным) порогом, как для случая независимых, так и для случая пакетных ошибок.
Цель изобретения — уменьшение вероятности (коэффициента) необнаруженных ошибок по каждому из m обслуживаемых каналов практически без снижения скорости передачи сообщений по каждому из эти.х каналов.
Для достижения поставленной цели в устройство введены блок счетчиков условных стираний и блок сравнения. Третий вход устройства соединен со входом блока счетчиков условных стираний, выход которого соединен с третьим входом блока опроса. Третий выход блока опроса соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом оперативной памяти.
Управляющие выходы-входы блока счетчиков условных стираний и блока сравнения соединены с четвертым и пятым входомвыходом блока управления соответственно, Причем в оперативную память устройства введена зона порогов стирания массивов данных.
Структурная схема устройства приведена на чертеже.
Устройство содержит блок 1 счетчиков условных стираний, блок 2 регистров, блок 3 опроса, блок 4 сравнения, и разрядный сумматор 5 по rnoc4 2 на п входов на каждый разряд, коммутатор 6, блок 7 декодирования, оперативную намять 8, блок 9 связи с ЭВМ, блок 10 кодирования и блок 11 управления.
Устройство работает сл; цую цим образом.
732843
15 где
20 где
30 массиве при независимых и пакетных ошибках соответст5
Блок 11 управления устанавливает в
:исходное состояние блоки 1-10, а также открывает первый в.ход и второй выход коммутатора 6 и закрывает второй вход и первый выход этого коммутатора.
Из ЭВМ в зону порогов стирания оперативной памяти 8 вводятся заранее рассчитанные значения порогов стирания кодовых массивов данных, определяемые требуемым уровнем вероятности необнаруженных ошибок для каждого из обслуживаемых каналов связи. Величины порогов могут быть рассчитаны из следующих соотношений а) для случая независимых ошибок в каналах связи
q - (n+ 4) (<-V )+ Ч
1- Р (а+h„,)
Ч = (- (л;п).(л-g") б) для случая группируюшихся ошибок в каналах связи
1)о= ið+ л) (1-ч")+4 .ч (2) 2!
В соотношениях (1) и (2) введены следующие параметры и характеристики:
A — длина кодового массива:;
01 = — — нормирование 35 б значения контрсаируемого параметра сигналаи б — LINC II&PCHB II 0 мехи;
4а
)(л,n) =-—
Г бок первого по-! PS(ÄÊÅô р" — вероятность ошибочного прие- 43 ма символа в венно с{ — вероятность правильного приема симвоMBccHва ((- pj — иаэффиниене
rpy п пирования ошибок (0<Р< 1); кратности нез;. висимых и пакетных ошибок, обнаружииаемы (П рк ) -кодом, соответственно;
2h< 2!1 — ширина интерва
2 ла стирания символа в детекторе качест-ва для независимых и группирующихся ошибок соот.—
0 ветственно; !е(О) =I — енр {- — { Ди.фунинии нермнню ™ 2 рованного нормального распределения.
Задаваясь конкретными значениями параметров n,Ô Q h, д, можно рас
/ у! считать величины поРогов 1) и о ° о
Так, например, для случая (256,240)-ко да и (64,48)-кода (укороченные циклические коды с образующим полиномом
X +Х + Х +1), при Р =1 10 -. 1 10, Во = 4 о = 16р h„(h ) =0.1 х0.4о1: Р =103, значения для порогов стирания 1 и 1 > приведены в таблице. .После ввода в оперативную память порогов стирания, устройство работает следующим образом.
Если какие-либо из 1п каналов требуют обслуживания, то блок 11 управления по сигналу запроса обслуживания, формируемому для соответствующего канала в блоке 3 опроса, управляет подсчетом сигналов об условных посимвольных стираниях отдельно по независимым и группирующимся ошибкам, формируемых детекторами качества сигналов данных (модемами) и накапливаемых в счетчиках блока 1 счетчиков условных стираний, и вводом кодовых массивов данных из каналов (модемов) в соответствующие канальные регистры блока 2 региетров, а также выводом массивов данных из рр гистров блока 2 в каналы связи (модемы).
Как только в данном цикле обработки сообщений в 1. канальных регистрах из п1 ((= 2, 3, ..., rn ) накопителя по одному кодовому массиву, закодированному (1, К )-кодом, то в течение времени . .„
/m
Окр- пер оир.
7 7328 где тп — количBcTBQ каналов связи (модемов); — время обработки кодового, массивà„ вЂ” время ввода-вывода кодовоЬ 5 го массива;
Тпа — время .передачи кодового
Ор массива по каналу связи; — длина кодового массива — длина 1 -го канального ре1 гистра;
Я, — скорость передачи в 1 -ом
l канале связи.
Эти кодовые массивы из канальных регистров блока 1 параллельным кодом 15 поочередно переносятся в сумматор 5 по п1од 2,где образуется суммарнь1й кодовый массив, который через коммутатор 6 поразрядно поступает в блок 7 декодирования. Как только в блок 7 декодирования поступает весь суммарный кс довый массив, этот блок 7 формирует и выдает со своего выхода "индикатор ошибки" IIB второй управляю1ций вход коммутатора 6: сигнал "1, когда в суммарном кодовом массив в результате декодирования обнаружена хотя бы одна ошибка, и сигнал О, когда в суммарном кодовом массиве ошибок нет. После этого суммарный кодовый массив стирается.
Если в блоке 7 декодирования сформирован сигнал 1, то этим сигналом зак.рывается первый вход и открывается второй вход коммутатора 6. При этом через коммутатор 6 осушествляется пооче- 35 редный ввод участвовавших в суммировании по гпо132 в данном цикле приема и обработки канальных кодовых массивов в блок 7 декодирования, где каждьп1 из .них декодируется независимо. И, если 1О ошибок кодом не Обнаружено, массив пересылается в оперативную память 8 по адресу, формируемому блоком 11 управления. Зятем сравнивается количество сигналов об условных посимвольных стираниях, накопленное в блоке 1 для данного кодового массива соответственно по стираниям вне и внутри пакетов ошибок, с порогами стирания для этого кодового массива. Для выполнения атой процедуры блок 3 опроса, управляемый сигналами из блока 11 управления, пересылает из блока 1 в блок 4 сравнения, также управляемые сигналами из блока 11 управления, соответствуюшие числа сигналов об условных стираниях, В блок 4 сраВнения из зоны порогов стирания оперативной памяти 8 по заданному адресу соOTBE. ÒÑ Ò lOkHE 1 О КЯНОЛЯ СВ11ЗИ klEEPE Ck>1 Если пороги не превышены, то кодс вый массив через блок 9 сопряжения с 3ВМ передается получател1о сообшений (в 3BM). Если же на любом из .этапов . анализа кодового массива либо кодом, л1:бо по стираниям (соответствующий сигнал поступает по управля1Ошей цепи из блока 4 сравнения в блок 11 управления) обнаружена ошибка в кодовом массиве, то в зависимости от принятого метода исправления ошибок канальные кодовые массивы или исправляются в блоке 7 декодирования, я затем возврашаются B оперативную память 8 по адресу, указанному блоком 11 управления, илн эти кодовые массивы стираются в оперативной памяти 8 и организуется их переспрос по обратным каналам связи. Далее сигналами от блока 11 управления у-станявливаются коммутатор 6 и сумматор 5 Iko ITEoo(2, блок 1 и блок 4 сравнения в исходное состояние, пакаплива1отся сигналы условных стираний и следуюшие канальные кодовые массивы, а также формируется следующий суммарный кодовый массив, Затем повторяется процесс принятия решения о наличии или отсутствии в канальных кодовых массивах по результатам декодирования суммарного кодового массива. Еспи же в данном суммарном кодовом Массиве ошибок нет и в блоке 7 декодирования сформирован сигнал "О", то этим сигнялОм oGKpbkBGBTcB первый и Открывяе1. ся второй вход коммутатора 6, а также закрывается второй и открывается первый выход э того коммутатОра Тогда блок 11 управления формирует и посылает в соответствующий регистр блока 2 и в блок 3 опроса сигналы управления, в соответствии с которыми необходимый кодовый массив из блока 2 через блок 3 опроса и коммутатор 6 поступает непосредственно в оперативную память 8 по адресу, формируемому блоком 11 у;равления, минуя блок 7 декодирования. Таким же образом пересылаются в оперативную память все кодовые массивы, обслуживаемые в данном цикле. Дялеэблок 3 опроса по сигналам управления от блока 11 управления пересылает числа сигналов условных стираний по кяж= дому кодовому массиву из блока 1 D 1О 9 732 блок 4 сравнения, куда иэ зоны порогов оперативной памяти 8 по адресу того же канала связи поступают значения порсьгов стирания по независимым и пакетирующимся ошибкам, рассчитанные для случая ошибок, не обнаруживаемых кодом в суммарном кодовом массиве. Это позволяет обнаруживать ошибки в суммируемых кодовых;массивах, которые дают после суммирования необнаруживаемую кодом ошибку. Если при сравнении пороги не превышены, соответствующий кодовый массив из оперативной памяти 8 поступает в блок 9 связи с ЭВМ и далее по.лучателю (в ЭВМ). Если же пороги превышены, данный кодовый массив в зависимости от выбранного метода исправления ошибок либо исправляется в блоке 7 декодирования и возвращается в one-, ративную память 8, либо стирается в one-20 ративной памяти 8 и организуется его переспрос по соответственному обратному каналу связи. В первом случае (при исправлении ошибок кодом) возможно дальнейшее уменьшение вероятности необнару- 25 женной ошибки путем сравнения числа сиг843 10 наруживаюших и испрае ляющих ошибки или только обнаруживающих ошибки с ис— правлением их путем организации п и спроса (например, метод A3O). При этом сущносчь изобретения не меняется. B случае применения в устройстве исправления ошибок путем организации переспроса и повторения кодовых массивов принятых ранее с ошибками, в передаваемые в каналы связи (модемы), кодовые массивы вставляются сигналы переспроса тех кодовых массивов, которые необходимо повторить. Устройство может работать по упрощенному алгоритму, в котором принятие решения о наличии или отсутствни ошибок в кодовых массивах осуществляется по числу сигналов о посимвольных условных стираниях только для случая, когда блок 7 декодирования формирует сигнал О, т.е. когда в суммарном массиве ошибок не обнаружено. B этом случае вероятность необнаруженной ошибки уменьшается на два-три порядка. Основными условиями работы устройства являются: налов условных стираний с порогами, рассчитанными для случая ошибок, не обнаруживаемых кодом в суммируемых кодовых массивах (как для случая формирования сигнала "1" на выходе индикатора ошибки" блока 7 декодирования) и далее принятия решения по алгоритму для случая обнаружения кодом ошибки в суммарном кодовом массиве. После того, как из каждого обслуживаемого канального регистра блока 2 в оперативную память 8 поступит,- минуя блок 7 декодирования, по одному кодовому массиву и они будут проверены на 40 усповные стирания, безошибочные кодовые массивы передаются далее через блок 9 связи с ЭВМ получателю, а блок . 11 управления восстанавливает исходное состояние блока 1, блока 4. сравнения, сумматора 5 по mod 2 и коммутатора 6. Далее происходит процесс формирования следующего суммарного кодового массива из кодовых массивов, поступающих в устройство из обслуживаемых кана5( лов связи (модемов), и проводится следующий цикл обработки информации. Устройство реализует алгоритм зашиты от ошибок по дуплексным каналам связи за счет использования информации об 55 условных посимвольных стираниях и использования помехоэащитных линейных кодов, например циклических кодов, обпринадлежность принимаемых иэ канаJIoB связи кодовых MGccvBOB одному и тому же (w k )- коду;; свчэь устройства с модемами, в которых должен бьггь детектор качества сиг нала на два выхода в сторону блока 1 устройства для передачи сигначов о посимвольных стираниях вне и внутри пакетов ошибок (селекция стираний вне и внутри пакетов ошибок осуществляется за счет выбора нужного способа контроля параметров сигнала данных и оптимального интервала стирания) и один выход в сторону блока 2 устройства для посимвольной передачи кодовых массивов данных это условие не вызывает трудностей технического характера, так как в настоящее время разработаны различные варианты детекторов качества сигналов данных для модемов, а использование детекторов качества и соответствующих цепей сопряжения модемов с устройством для управления каналами связи предусмотрено ГОСТом 18145-75; предварительный расчет и введение в оперативную память 8 значений порогов стирания для каждого обслуживаемого канала связи; причем, с одной стороны, пороги стираний на каждый канал рассчитываются отдельно для независимых и группирующихся ошибок, а с другой стороны, пороги стираний рассчитываются 843 12 Новизна устройства состоит в использовании информации об условных посимвольных стираниях вне и внутри пакетов ошибок для принятия решения о наличии или отсутствии ошибок в кодовых массивах и во введении с этой целью в устройство блока счетчиков условных стираний и блока сравнения„ а в оперативную память устройства зоны порогов стирания кодовых массивов с соответствуюшими связями. Полезность устройства состоит в уменьшении на три-пять(два-три)порядка вероятности необнаруженной ошибки в каждом кодовом массиве при не изменившейся скорости передачи данных по .каждому из обслуживаемых каналов связи. 11 732 на оцл бки, необнаруж! ваемые в суммарном кодовом массиве (кратности независи1 . ( мых - и группируюшихся с,ц ошибок, обнаруживаемых кодом, берутся Paanb нулю см. соотношения (1) и (2), так KBK суммируемые кодовые массивы не дйкодируются кодом, а поступают непосредственно в оперативную память 8 и на ошибки„необнаруживаемые в суммируемых кодовых массивах (кратности независи- o ! I/ мых „и группируюшихся,-" © ошибок обнаружйваемых кодом, определяются возможностями (й, Х )-кода) исходя из этого на каждый канал свчзи необходимо расситывать и вводить в оперативную па- l5 мять 8 четыре значения порога стирания кодового массива при полном алгоритме работы устройства и два значения порога стирания при упрошенном алгоритме работы устройства. Величины порогов стираний для каждого канала при необходимости в зависимости от изменения параметров этого качала связи, можно изменять по окончании цикла приема и обработки. Этим 7 обеспечивается динамическая, адаптивна» с дискретностью до цикла приема и обработки, перестройка работы устройства в зависимости от качества каналов связи и длины применяемык (n, k ) =кодов. Обеспечивая уменьшение вероятности необнаруженной ошибки на три-пять (при .упрошенном алгоритме на два-три) порядков по сравнению с устройством по авт.св. № 548855, предложенное устройство обеспечивает практически ту же скорость передачи данных, какая достигнута по каждому из m обслуживаемых каналов связи основным устройством (прстоти п ом) . М ВФИЭИ ЛФ Формула изобретения Устройство для управления каналами связи по авт. свид. М 548855, о т л ичаюш ее с я тем, что, с целью. уменьшения вероятности необнаруженной ошибки в принимаемых массивах данных, в него введены блок счетчиков условных стираний, блок сравнения, при этом третий вход устройства соединен. со входом блока счетчиков условных стираний, выход которого соединен с третьим входом блока опроса, третий выход блока опроса,: соединен с первым входом блока сравне=ния, второй вход которого соединен с третьи.. выходом оперативной памяти, управляюшие ьходы-выходы блока счетчиков условных стираний и блока сравнения соединены с четвертым и пятым управляюшими входами-выходами блока управления соответс-..вечно. ЦНИИПИ Заказ 1737/д 3 Тираж 751 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Про ектна,=: —.
