способ обмена данными между равноправными абонентами в системе с временным разделением

Формула изобретения

СПОСОБ ОБМЕНА ДАННЫМИ МЕЖДУ РАВНОПРАВНЫМИ АБОНЕНТАМИ В СИСТЕМЕ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ, заключающийся в том, что абоненты передают в линию связи в составе информационного сообщения идентифицирующие признаки, которые принимают все абоненты этой системы, отличающийся тем, что при передаче абонентом информационного сообщения с идентифицирующим признаком одновременно передают признаки начала и конца сообщения, передача сообщения очередного абонента начинается после поступления признака конца сообщения передающего абонента и по истечении времени, необходимого для передачи признака начала сообщения и времени синхронизации линии связи, умноженного на количество абонентов, находящихся в информационной системе между передающим и очередным абонентом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в системах диспетчерского контроля и централизации, аппаратуре управления удаленными объектами.

Известен способ обмена данными "ALONA тактируемая" (Протоколы и методы управления в сетях передачи данных./Под ред. Ф.Ф. Куо, М. Радио и связь, 1985, с.189), сущность которого состоит в том, что канальное время разбивается на такты, в начале каждого из которых от любого абонента могут начинать передачу информации, контролируя при этом факт единоличной передачи информации в канал связи, если замечают противоположное считают сеанс связи неудавшимся и предпринимают следующую попытку вхождения в связь в такте, отстоящем от данного на произвольное количество тактов.

Недостатком данного способа является возможность из-за отсутствия синхронизации работы абонентов возникновения конфликтов одновременной передачи, что при увеличении потока сообщений от абонентов может привести к резкому снижению пропускной способности канала.

Известен способ обмена данными между абонентами информационной сети, построенной по принципу многопунктового звена, реализованный в системах диспетчерской централизации "НЕВА" (Карвацкий С. Б. и др. Телеуправление стрелками и сигналами. М. Транспорт, 1985, с. 148). Сущность этого способа заключается в том, что через равные промежутки времени от одного центрального абонента сети в канал связи передают сигнал цикловой синхронизации. Промежуток времени между сигналами цикловой синхронизации разбивают на равные интервалы. Каждому абоненту разрешают передачу только в отведенном для него интервале, номер которого равен номеру абонента.

Недостатком данного способа является то, что из-за необходимости отводить каждому абоненту интервал времени фиксированной длины появляются непроизводительные затраты канального времени, если у абонентов нет информации для передачи, если сообщение короче выделенного интервала или если абонент отключен от сети. Кроме того, из-за того, что место начала сообщения каждого абонента определяют относительно сигнала цикловой синхронизации, нарушение аппаратных средств его формирующих нарушает нормальную работу всей сети.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ передачи командных сообщений, включающий передачу в заданном временном цикле передачи на одной несущей частоте в режиме разделения времени командных сообщений и изменений команд от нескольких передающих станций, причем каждая передающая станция вместе с командным сообщением и с изменением команды передает идентифицирующий признак, который принимает все остальные передающие станции, каждая из которых определяет по идентифицирующему признаку положение в заданном цикле передачи выделенного для нее интервала времени, в котором изменение команды передает с приоритетом по отношению к командному сообщению (патент ФРГ N 2449660, кл. Н 04 Q 9/08, 1976).

Недостатком известного способа является то, что из-за необходимости отводить каждому абоненту интервал времени фиксированной длины появляются непроизводительные затраты канального времени, если у абонентов отсутствует информация для передачи или сообщение короче выделенного интервала или абонент отключен от сети.

Задачей изобретения является снижение непроизводительных затрат канального времени, появляющееся при различной длине сообщений от абонентов, при отсутствии информации для передачи.

Это достигается тем, что в способе обмена данными между равноправными абонентами в системе с временным разделением при передаче абонентом информационного сообщения с идентифицирующим признаком одновременно передают признаки начала и конца сообщения, передача сообщения очередного абонента начинается после поступления признака конца сообщения передающего абонента и по истечении времени, необходимого для передачи признака начала сообщения и времени синхронизации линии связи, умноженного на количество абонентов, находящихся в информационной системе, между передающим и очередным абонентом.

Преимуществом предлагаемого способа является экономное использование рабочего времени линии связи для передачи содержательной информации, достигаемое за счет того, что абонент, не нуждающийся в передаче информации, занимает не стабильно выделенный для него временной интервал, а только интервал синхронизации, позволяя другим абонентам использовать освобожденное время.

На фиг.1 приведена схема передачи данных; на фиг.2 макет сообщения, передаваемого каждым абонентом в канал связи; на фиг.3 временная диаграмма работы схемы.

На фиг.1 А0 А5 абоненты сети. Каждый абонент имеет в своем составе модулятор 1 и демодулятор 2, соединенные с линией связи 3, элемент ИЛИ 4, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 элементы И, источник исходной информации блок 10, потребитель информации 11, блок 12 приема и обработки информации, первый 13 и второй 14 счетчики, D-триггер 15, первый 16 и второй 17 инверторы, генератор 18.

Информационный вход модулятора 1 соединен с выходом первого 5 элемента И, первый вход которого соединен с информационным выходом блока 10, а второй с выходом элемента ИЛИ 4 и вторым входом модулятора 1, являющимся входом разрешения передачи. Первый и второй входы элемента ИЛИ 4 соединены соответственно с выходом второго 6 и третьего 7 элементов И. Первый вход второго 6 элемента И, через первый 16 инвертор подключен к управляющему выходу блока 10, соединенному с первым входом третьего 7 элемента И, являющимся выходом оповещения о том, что блок 10 подготовил содержательную информацию для передачи в канал связи.

В случае, если информация для передачи подготовлена, то на выходе блока 10 появляется сигнал "1".

Второй вход второго 6 элемента И соединен с вторым входом третьего 7 элемента И, входом второго 17 инвертора, выходом второго счетчика 14 и входом блока 10. Появление сигнала "1" на выходе второго счетчика 14 свидетельствует о том, что абонент может передавать информацию в линию связи. Третий вход второго 6 элемента И соединен с выходом D-триггера 15. Сигнал "1" на этом входе свидетельствует о том, что абонент при наличии сигнала "1" на выходе второго счетчика 14 должен передавать информацию в линию связи, даже если в блоке 10 не подготовлена содержательная информация.

Демодулятор 2 своим выходом соединен с входом блока 12, у которого имеются 4 выхода: первый выход начало текста, второй разница, третий стробирующий и четвертый информационный с потребителем информации 11.

Первый выход блока 12 соединен с входом установки в "0" первого счетчика 13 и входом четвертого 8 элемента И, второй выход с первым входом второго счетчика 14, а третий выход с пятым 9 элементом И и вторым входом второго счетчика 14, счетный вход которого соединен с выходом четвертого 8 элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика 13, счетный вход которого соединен с генератором 18. Выход второго инвертора 17 соединен с входом синхронизации D-триггера 15 и вторым входом пятого 9 элемента И, выход которого соединен с входом установки в "0" D-триггера 15, информационный вход которого соединен с источником постоянной логической единицы.

Способ реализуется следующим образом.

При включении питания схему абонента принудительно устанавливают в исходное состояние (на фиг.1 цепи установки в исходное состояние не показаны) первый счетчик 13, D-триггер 15 в нулевое состояние, блок 10 в режим отсутствия подготовленный информации для передачи, второй счетчик 14 в состояние 5.

Второй счетчик 14 выполняют таким образом, что его модуль пересчета равен количеству абонентов в сети 6, а сигнал "1" на его выходе появляется, когда содержимое принимает значение "0". После установки на выходе второго счетчика 14 устанавливается сигнал "0".

По окончании установки первый счетчик 13 начнет считать импульсы генератора 18.

Через промежутки времени, равные времени вхождения в синхронизацию демодулятора 2 и времени передачи в линию связи указателя "начало текста", первый счетчик 13 возвращается в исходное состояние и на его выходе появляется сигнал "1". Этот сигнал проходит через четвертый 8 элемент И и переводит второй счетчик 14 последовательно в состояние 5, 4, 3, 2, 1, 0. Как только второй счетчик 14 переходит в состояние "0", на его выходе появляется сигнал "1", который переводит блок 10 в режим передачи. Если к моменту перехода в режим передачи в блоке 10 была подготовлена информация для передачи (на управляющем выходе блока 10 сигнал "1"), блок начинает передавать на свой информационный выход информацию в формате, изображенном на фиг.2.

Если на управляющем выходе блока 10 сформирован сигнал "0", то это свидетельствует о подготовленности новой информации для передачи, в этом случае блок передает на свой информационный выход сообщение в формате, изображенном на фиг.2, в котором поле "инф" отсутствует (после поля N сразу следует указатель КТ).

Если на управляющем выходе блока 10 сигнал "1", то через четвертый элемент И и элемент ИЛИ 4 на вход разрешения передачи модулятора 1 поступает сигнал "1", который включает передачу несущей частоты в линию связи, кроме того, этот сигнал открывает первый 5 элемент И и информация, передаваемая блоком 10, проходит через модулятор 1 в линию связи 3.

Если на выходе блока 10 сигнал "0", то сигнал "1" на вход разрешения передачи модулятора 1 через второй 6 элемент И и элемент ИЛИ 4 может поступить только, если D-триггер 15 находится в состоянии "1". После включения абонента D-триггер 15 установлен в нулевое состояние, а блок 10 в режим отсутствия подготовленной информации, поэтому, когда первый раз счетчик перейдет в состояние "0", абонент не приступит к пеpедаче информации.

Из состояния "0" очередным сигналом с выхода первого счетчика 13 второй счетчик 14 будет снова переведен в исходное состояние 5, при этом фронтом из "0" в "1" D-триггер 15 опрокинется в единичное состояние. Если в сети отсутствуют другие абоненты, кроме включенного, то второй счетчик 14 сигналом с выхода первого счетчика 13 будет последовательно переходить в состояние 5, 4, 3, 2, 1, 0. Теперь при переходе в состояние "0" второго счетчика 14 абонент обязательно приступит к передаче информации, так как на вход разрешения передачи модулятора 1 поступит сигнал "1", либо через третий 7 элемент И и элемент ИЛИ 4, если блок 10 подготовил информацию для передачи, либо через второй 6 элемент И и элемент ИЛИ 4, если блок 10 такой информации не подготовил.

Информация из канала связи 3 независимо от того, который из абонентов ее послал, проходит через демодулятор 2 в блок 12. Как только блок 12 обнаружит в принимаемой информации указатель НТ, он убирает сигнал "1" на своем первом выходе, в результате чего четвертый 8 элемент И закрывается, а первый счетчик 13 переводится в состояние "0".

Как только блок 12 получит в составе принимаемого сообщения поле N, он определяет разницу между собственным номером и номером абонента передаваемого сообщения, которую он передает на второй выход и формирует стробирующий сигнал на третьем выходе.

Если сообщение было собственным абонента, то разница между собственным номером абонента и номером из поля N равно 0 и во второй счетчик 14 будет занесено значение 0, в котором он находился к этому времени.

После того как блок 12 получит из состава принимаемого сообщения указатель КТ, он восстанавливает на первом выходе сигнал "1", в результате срабатывает четвертый 8 элемент И. На втором входе этого элемента уже находится сигнал "1" с выхода первого счетчика 13. В результате второй счетчик 14 переходит в состояние 5 и фронтом из "0" в "1" на выходе второго инвертора 17 D-триггер 15 опрокидывается в единичное состояние.

Ситуация меняется, если сообщение, принимаемое блоком 12, не принадлежит самому абоненту. В этом случае к моменту приема указателя НТ содержимое второго счетчика 14 не равно 0, поэтому сигнал с третьего выхода блока 12 занесет в блок 14 число, отличное от 0, и через пятый 9 элемент И установит D-триггер 15 в нулевое состояние. Теперь, когда подойдет очередь абоненту передавать свое сообщение (второй счетчик 14 перешел в состояние 0), он не будет передавать сообщение в линию связи 3, если блок 10 не подготовит нового сообщения, так как второй 6 элемент И закрыт сигналом 0 с выхода D-триггера 15.

Благодаря тому, что после приема указателя НТ работа второго счетчика 14 заторможена, абонент может передавать в линию связи 3 сообщение различной длины, все абоненты будут находиться в состоянии приема до тех пор, пока не получат из линии связи 3 указатель КТ, либо до тех пор, пока блок 12 оценит длину принимаемого сообщения недопустимой и сменит значение сигнала на выходе НТ с нулевого на единичное. В связи с чем от любого абонента начинают передавать сообщение только после полного завершения передаваемого.

С помощью числа, заносимого во второй счетчик 14 с второго выхода блока 12, задают сколько абонентов находится в очереди на передачу перед абонентом, принимающим сообщение. С помощью первого счетчика 13 отмеряют время, необходимое абоненту для подачи признака НТ с учетом времени синхронизации линии связи на передачу сообщения. (После приема сообщения из линии связи 3 блок 12 определяет его полезность для потребителя 11 и передает его ему).

Благодаря этому обстоятельству после окончания принимаемого сообщения сообщение от абонента начинают передавать не раньше, чем по истечении времени передачи указателя "начало текста" с запасом на время синхронизации, умноженным на количество абонентов в очереди между абонентом и абонентом, передавшим сообщение. Количество абонентов в сети заранее задают как модуль пересчета второго счетчика 14 и заносят в блок 12. Номер абонента в сети также предварительно заносят в блок 12.

Положительный эффект, получаемый от применения способа, заключается в том, что абонент, у которого нечего сообщить другим абонентам, занимает минимальный интервал канального времени, повышая тем самым пропускную способность сети.