способ мультиплексирования информационных потоков при передаче по стационарным или нестационарным каналам связи и система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ мультиплексирования информационных потоков при передаче по стационарным или нестационарным каналам связи, заключающийся в объединении нескольких потоков элементов данных, передаче их по одному каналу и последующем разделении на принимающей стороне, отличающийся тем, что на передающей стороне из объединяемых информационных потоков формируют структуру данных, включающую поле синхронизации, поле номера потока, поле данных и поле контроля достоверности данных, причем циклы элементов данных различных объединяемых потоков передаются поочередно, а для обеспечения передачи приоритетного информационного потока потокам назначаются приоритеты, при этом формирование структуры данных приоритетного потока происходит при получении сигнала заполненности с соответствующего этому потоку входного буфера; на принимающей стороне определяют начало структуры данных на основании информации в поле синхронизации, проверяют целостность данных на основании информации в поле достоверности данных, благодаря чему повышается уверенность приема элементов данных; в случае целостности данных направляют данные в поток в соответствии с содержимым поля номера потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при заполнении структуры данных, соответствующих потоку данных с максимальным приоритетом, в канал передают этот цикл, нарушая очередность выборки потоков данных; после передачи данных приоритетного потока возвращаются к поочередной передаче циклов элементов данных остальных потоков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в структуре данных добавляют флаг, сигнализирующий о полном или неполном заполнении структуры; в случае неполного заполнения структуры в нее добавляется поле, содержащее количество полезной информации в структуре.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в поле синхронизации помещают самосинхронизирующиеся последовательности.

5. Система мультиплексирования информационных потоков при передаче по стационарным или нестационарным каналам связи, включающая передающее и принимающее устройства, причем передающее устройство содержит входные буферы, мультиплексор, блок управления мультиплексором и выходной буфер, причем информационные выходы входных буферов данных присоединены к информационным входам мультиплексора, выход блока управления присоединен к адресному входу мультиплексора, выход мультиплексора присоединен к входу выходного буфера, а принимающее устройство содержит входной буфер, демультиплексор, блок управления демультиплексором и выходные буферы, причем информационный выход входного буфера присоединен к входу данных управляемого демультиплексора, выход значения поля номера потока присоединен к первому входу блока управления, выход блока управления присоединен к адресному входу демультиплексора, выходы демультиплексора присоединены к входам выходных буферов, отличающаяся тем, что в передающее устройство дополнительно введены блок формирования поля синхронизации и блок формирования поля контроля достоверности данных, входные буферы имеют дополнительные выходы сигнала заполненности, подключенные ко входам блока управления мультиплексором, а в память блока управления внесен номер приоритетного информационного потока, выход мультиплексора присоединен к входу блока формирования поля контроля достоверности данных и к входу выходного буфера, к другим входам которого присоединены выходы блока формирования поля контроля достоверности данных и блока формирования поля синхронизации, в принимающее устройство дополнительно введены блок синхронизации и блок контроля достоверности данных, причем информационный выход входного буфера присоединен также к первому входу блока контроля достоверности данных, выход значения поля синхронизации входного буфера присоединен к входу блока синхронизации, выход значения поля контроля достоверности данных присоединен к второму входу блока контроля достоверности данных, выход блока синхронизации подсоединен к второму входу блока управления, выход блока контроля достоверности данных присоединен к третьему входу блока управления, кроме этого, входные буферы передающего устройства и выходные буферы принимающего устройства могут иметь на своих входах и выходах различные тактовые частоты, что позволяет работать с потоками, передаваемыми на различных скоростях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к системам мультиплексирования элементов данных, и может быть использовано в составе систем временного объединения и разделения элементов данных при передаче информационных потоков по стационарным или нестационарным каналам связи.

Известен способ мультиплексирования элементов данных при асинхронном режиме передачи, защищенный патентом РФ № 2320092, МПК H04J 3/00, опубликован 20.03.2008. Способ заключается в том, что в каждом буферном устройстве определяют значение входной информационной мощности; с использованием равенства информационных мощностей определяют необходимую скорость передачи для каждого информационного потока в цикле передачи, исходя из его входной мощности и допустимого времени задержки, вычисляют, в зависимости от допустимого времени задержки, требуемую скорость передачи; затем с помощью мультиплексора распределяют пропускную способность между буферными устройствами, исходя из максимальных значений требуемых скоростей передачи. Устройство, реализующее данный способ, на передающей стороне, включает в себя управляемый мультиплексор, устройство управления мультиплексором, буферные устройства, каждое из которых включает буфер элементов данных, соответствующий входным портам, для запоминания элементов данных, счетчик записи, счетчик чтения, блок определения входной информационной мощности, блок расчета допустимой задержки, блок расчета требуемой скорости передачи.

Недостатком известного способа является отсутствие методов, позволяющих синхронизировать передачу объединенных потоков элементов данных, а также наличие блока расчета требуемой скорости передачи, исходя из входной нагрузки, оцениваемой информационной мощностью, и блока расчета допустимой задержки элементов данных в буфере, что существенно усложняет его практическую реализацию.

Наиболее близким к заявляемому, выбранным в качестве прототипа, является способ синхронного адаптивного мультиплексирования (патент РФ № 2078401, МПК H04J 3/16, опубликован 20.04.1997). Способ заключается в том, что при поступлении заявки от источника информации на формирование канального интервала определенной пропускной способности определяют количество свободных тактовых интервалов цикла передачи; если этого количества достаточно для передачи сигнала источника, то организуют канальный интервал, при этом выбирают свободные узлы сопряжения передачи (приема), а их номера заносят в ОЗУ, при этом номера ячеек памяти в ОЗУ блока управления соответствуют номерам тактовых интервалов цикла передачи, выделяемых для организации канального интервала; формируют служебное сообщение на встречную (приемную) станцию об адресе заявки и количестве занимаемых тактовых интервалов цикла передачи; из ОЗУ переписывают данные для вновь образуемой структуры передачи данных; в ячейках памяти ОЗУ формирователя структуры данных содержатся номера узлов сопряжения передачи (приема), за которыми закреплен канальный интервал, при этом каждой ячейке памяти ОЗУ соответствует определенный номер тактового интервала; коды тактовых интервалов считывают на вход дешифратора адресов считывания (записи); в соответствии с принятым кодом на определенном выходе дешифратора считывания (записи) в каждый тактовый интервал цикла передачи появляется сигнал считывания (записи) для определенного узла сопряжения передачи (приема). Устройство, реализующее данный способ, включает в себя блок управления, шину адресов, шину данных, дешифратор адресов команд управления, передающий и приемный узлы, причем передающий узел содержит блок формирования структуры данных, дешифратор адресов считывания, узлы сопряжения передачи, приемный узел содержит блок формирования структуры данных, дешифратор адресов записи, узлы сопряжения приема, а узлы сопряжения передачи и узлы сопряжения приема представляют собой согласующие узлы, число которых определяется числом объединяемых и разделяемых сигналов.

Недостатком известного способа является то, что все информационные потоки проходят через блок формирования структуры данных, что делает его узким местом при увеличении числа объединяемых потоков.

Другим недостатком прототипа является зависимость числа согласующих блоков от числа объединяемых и разделяемых каналов, что приводит к значительному усложнению системы при увеличении числа объединяемых и разделяемых каналов.

Для устранения вышеуказанных недостатков была поставлена задача создания способа и системы для адаптивной передачи нескольких однородных или разнородных потоков элементов данных по одному нестационарному каналу методом временного разделения канала, обеспечивающих передачу нескольких потоков элементов данных по каналу с любой ненулевой пропускной способностью, уверенный прием объединенных потоков элементов данных с возможностью контроля достоверности данных, а также незначительную зависимость сложности реализации устройств от количества объединяемых и разделяемых потоков.

Технический результат реализации изобретения заключается в повышении уверенности приема и разделения объединенных потоков элементов данных за счет добавления методов синхронизации и контроля достоверности данных.

Поставленная задача решается тем, что согласно предлагаемому изобретению на передающей стороне из объединяемых информационных потоков формируют структуру данных, включающую поле синхронизации, поле номера потока, поле данных, имеющее фиксированную длину, и поле контроля достоверности данных. На принимающей стороне по полю синхронизации точно определяют начало структуры данных. На принимающей стороне также повторно рассчитывают значение поля контроля достоверности данных и сравнивают его со значением, принятым в составе структуры данных, контролируя таким образом целостность полученных элементов данных. Полученные данные направляют в выходной поток в соответствии с номером, принятым в поле номера потока. Также для обеспечения передачи приоритетного информационного потока, на передающей стороне потокам назначаются приоритеты, и при наличии очередной порции данных приоритетного потока формируют внеочередной цикл передачи этого приоритетного потока. Дополнительно, для обеспечения возможности передачи в структуре данных количества данных, меньшего, чем размер поля данных, в структуре данных добавляют флаг заполненности, который, в случае неполного поля данных, содержит указатель на поле, содержащее информацию о фактическом количестве данных. Дополнительно, в качестве методов синхронизации, которые реализуются блоком синхронизации, используют самосинхронизирующиеся последовательности. Дополнительно, согласно изобретению данные из разных потоков принимаются на передающей стороне (и, соответственно, передаются на принимающей стороне) на различных скоростях.

Размеры поля данных, поля синхронизации, поля контроля достоверности данных выбирают в зависимости от вида передаваемого графика, известных в канале помех и прочих особенностей передачи, причем служебная информация составляет незначительную часть от полезной.

Данный способ реализуется предлагаемой системой. В передающем устройстве, включающем входные буферы, мультиплексор, блок управления мультиплексором, выходной буфер, дополнительно вводят блок формирования поля контроля достоверности данных и блок формирования поля синхронизации, в память блока управления хранится номер приоритетного информационного потока, а формирование структуры данных приоритетного потока происходит при получении сигнала заполненности с соответствующего этому потоку входного буфера немедленно после завершения отправки текущей структуры данных. В принимающем устройстве, включающем входной буфер, управляемый демультиплексор, блок управления демультиплексором, выходные буферы, дополнительно вводят блок синхронизации и блок контроля достоверности данных.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности передачи, обеспечение передачи приоритетных данных, гибкая адаптация к скоростям информационных потоков и объемам передаваемых в потоках данных.

Далее изобретение поясняется с помощью чертежей.

Передающее устройство (фиг.1) содержит входные буферы данных 1, блок управления 2, мультиплексор 3, блок формирования поля контроля достоверности данных 4, блок формирования поля синхронизации 5, выходной буфер 6, причем информационные выходы входных буферов данных 1 присоединены к информационным входам мультиплексора 3, а выходы сигналов заполненности присоединены к входам блока управления 2, выход блока управления 2 присоединен к адресному входу мультиплексора 3, выход мультиплексора 3 присоединен к входу блока формирования поля контроля достоверности данных 4 и к входу выходного буфера 6, к другим входам которого присоединены выходы блока формирования поля контроля достоверности данных 4 и блока формирования поля синхронизации 5.

Передающее устройство работает следующим образом.

Элементы данных, поступающие в передающее устройство, попадают во входные буферы данных 1, которые формируют сигнал заполненности, поступающий в блок управления 2, а также передают данные на входы данных управляемого мультиплексора 3. Блок управления 2 согласно очередности формирует номер буфера на адресном входе мультиплексора 3. С выхода мультиплексора 3 данные поступают на блок формирования поля контроля достоверности данных 4. В выходной буфер 6 поступают данные с мультиплексора 3, блока формирования поля контроля достоверности данных 4 и блока формирования поля синхронизации 5, из которых формируется структура данных, включающая поле синхронизации, поле номера потока, поле данных и поле контроля достоверности данных. В случае наличия на входе блока управления 2 сигнала заполненности с входного буфера данных 1, соответствующего приоритетному потоку, блок управления 2, по окончании текущей передачи, формирует на адресном входе мультиплексора этот адрес, нарушая нормальную очередность передачи. По окончании передачи данных из входного буфера данных приоритетного потока, блок управления 2 формирует на адресном входе мультиплексора 3 адрес, соответствующий нормальной очередности.

Принимающее устройство (фиг.2) содержит входной буфер 7, блок синхронизации 8, блок управления 9, блок контроля достоверности данных 10, демультиплексор 11, выходные буферы 12, причем информационный выход входного буфера 7 присоединен к входу данных управляемого демультиплексора 11 и первому входу блока контроля достоверности данных 10, выход значения поля синхронизации входного буфера 7 присоединен к входу блока синхронизации 8, выход значения поля номера потока присоединен к первому входу блока управления 9, выход значения поля контроля достоверности данных присоединен к второму входу блока контроля достоверности данных 10, выход блока синхронизации 8 подсоединен к второму входу блока управления 9, выход блока контроля достоверности данных 10 присоединен к третьему входу блока управления 9, выход блока управления 9 присоединен к адресному входу демультиплексора 11, выходы демультиплексора 11 присоединены к входам выходных буферов 12, выходы которых являются выходами принимающего устройства.

Принимающее устройство работает следующим образом.

Объединенные потоки, поступая в принимающее устройство, попадают во входной буфер 7, затем разные части структуры данных поступают из буфера 7 на входы данных управляемого демультиплексора 11 и на входы блока синхронизации 8, блока контроля достоверности данных 10 и блока управления 9. Блок синхронизации 8 осуществляет синхронизацию данных, поступивших на принимающее устройство. Блок контроля достоверности данных формирует из полученных данных значение поля контроля достоверности данных и сравнивает со значением поля контроля достоверности данных, полученных из входного буфера 7. На основании значений на выходах блока синхронизации 8 и блока контроля достоверности данных 9, а также на основании номера потока, полученного от входного буфера 7, блок управления 9 формирует сигнал адреса для управляемого демультиплексора 11, определяющий, к какому выходу должен быть подключен его вход. Из демультиплексора 11 элементы данных попадают на выходной буфер 12, выход которого является выходом принимающего устройства.

Все упомянутые блоки могут быть выполнены любым известным способом, а именно в качестве буферов потоков данных могут быть использованы любые буферы с порядком следования «первый вошел первый вышел», мультиплексор и демультиплексор основаны, например, на любой общеизвестной логической схеме мультиплексора с входом адреса и демультиплексора с входом адреса соответственно, блоки контроля достоверности данных, блоки управления и блоки синхронизации в передающем и принимающем устройствах могут быть выполнены на любой базе логических элементов в виде конечного автомата, комбинационной схемы или любого другого типа логических схем.

Таким образом, предлагаемый способ и система для его осуществления по сравнению со способом и системой прототипом имеют следующие преимущества:

- повышение уверенности приема, определения и разделения объединенных потоков;

- значительное снижение зависимости сложности устройства от количества объединяемых потоков.