способ записи информации

Формула изобретения

Способ записи информации, при котором на оптическом носителе на поликарбонатной основе для однократной записи записывают информацию в виде питов путем воздействия на регистрирующую среду промодулированным лучом сфокусированного лазерного излучения, одновременно кодируя ее помехоустойчивым кодом, отличающийся тем, что избыточность помехоустойчивого кода выбирают с учетом предполагаемого срока хранения носителя по формуле

y A 0,897 ln(3,049 + t),

где А - начальная избыточность помехоустойчивого кода, определяемая стандартом записи на оптический диск;

t - предполагаемое время хранения в годах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к информационной технике, а именно к системам оптической записи и воспроизведения информации, и может быть использовано в системах длительного и архивного хранения, в аппаратуре цифровой звукозаписи, внешних запоминающих устройств.

Известен способ записи информации (заявка на изобретение N 94010471, МКИ 6 G 11 B 7/28, 1994 г.), заключающийся в том, что оптический носитель информации помещают в оптическое запоминающее устройство, в котором носитель информации сканируют модулированным записываемыми данными лазерным излучением, и по мере возникновения подлежащие записи данные записывают в банк данных, а для перезаписи данных на сменный нестираемый оптический носитель информации, служащий индивидуальным сертификатом пользователя, устанавливают по шифрованному запросу сеанс связи оптического запоминающего устройства с банком данных и во время сеанса связи сравнивают последние по времени записи данные на носителе информации и в банке данных и дописывают недостающие данные на носитель информации из банка данных.

Недостатком такого способа является то, что в случае возникновения ошибок в процессе хранения носителя информации, а не в процессе записи, например, при длительном хранении носителя информации может происходить ухудшение качества записи из-за возникновения микродефектов в веществе носителя информации, и такие ошибки при считывании информации невозможно будет исправить.

Прототипом изобретения является способ записи информации на оптический носитель (патент РФ N 1831167 МКИ6 G 11 B 7/00, 1995 г.), при котором записывают информацию в вид питов путем воздействия на регистрирующую среду промодулированным пучком сфокусированного лазерного излучения, воспроизводят информацию, посекторно сравнивают ее с записываемой информацией и по результатам сравнения принимают решение о дополнительной записи информации. С целью повышения эффективности записываемую информацию кодируют помехоустойчивым кодом, а в воспроизводимую информацию замешивают сигнал помехи и производят декодирование перед посекторным сравнением.

Преимуществом этого способа записи является то, что он позволяет повысить надежность восстановления информации с оптического носителя. Однако, в способе не учитывается возможность воспроизведения информации ухудшенного качества или информации, считанной с частично разрушенного носителя при длительном хранении носителя информации.

Изобретение решает следующую задачу: повышение эффективности записи и воспроизведения информации с оптического носителя для однократной записи на поликарбонатной основе.

Поставленная задача решается тем, что информация на носитель записывается в виде питов путем воздействия на регистрирующую среду промодулированным лучом сфокусированного лазерного излучения. При записи информация кодируется помехоустойчивым кодом, причем избыточность помехоустойчивого кода "y" определяется в зависимости от предполагаемого срока хранения носителя информации по формуле: yA0.897ln(a+t), где A - начальная избыточность помехоустойчивого кода, определяемая стандартом записи на оптический диск; t - предполагаемое время хранения в годах; a - коэффициент, зависящий от параметров материала рабочего слоя оптического диска. Так, например, для оптического диска типа CD-R74 (произведены фирмой TDK согласно Orange Book) на поликарбонатной основе a=3.049. Данные получены на основе анализа результатов экспериментальных исследований качества хранения оптических носителей, проведенных по методике ускоренного старения PTMA 5550-73 с учетом особенностей записи информации на оптические диски.

Таким образом, начальная избыточность помехоустойчивого кода A умножается на дополнительный множитель k = 0.897ln(3.049+t), который при любом целом значении t>0 больше единицы.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен график определения дополнительного множителя k в зависимости от предполагаемого срока хранения носителя информации t; на фиг. 2 - график изменения вероятности ошибки P при считывании с носителя информации в зависимости от времени хранения носителя 1 при различных избыточностях помехоустойчивого кода.

Способ заключается в том, что в начале, исходя из ценности информации, записываемой на оптический носитель, определяется необходимое время хранения носителя. Затем по формуле: yA0.897ln(3.049+t), где A - начальная избыточность помехоустойчивого кода, определяемая стандартом записи на оптический диск; t - предполагаемое время хранения в годах (t>0), рассчитывается избыточность помехоустойчивого кода, необходимая для полного восстановления информации, записываемой на оптический диск. Рассчитанная избыточность округляется до ближайшего целого значения. Далее оптический носитель информации помещают в оптическое запоминающее устройство, где на носитель записывают информацию путем воздействия на регистрирующую среду промодулированным лучом сфокусированного лазерного излучения. В процессе записи информация кодируется помехоустойчивым кодом, имеющим рассчитанную ранее округленную избыточность. Для некоторых значений времени хранения носителя информации коэффициент избыточности, необходимый для полного восстановления информации приведен в таблице 1.

На состояние оптического носителя информации в период его хранения оказывают влияние различные факторы: примеси, внесенные в процессе изготовления (пузырьки воздуха, примеси и т.п.); внешние помехи, внесенные в процессе эксплуатации, а также изменения в структуре вещества носителя. Важнейшим из них является процесс образования особых кристаллических зерен в материале оптического диска (явление рекристаллизации). Явление изменения кристаллической решетки материала носителя информации имеет такую особенность, что внешне оно почти незаметно до тех пор, пока размер поликристалла не достигнет размера информационного поля, в этом случае может произойти резкое разрушение полезной информации. Типовые значения исходной вероятности информационной ошибки при воспроизведении без средств повышения достоверности составляют 10^-4...10^-6. (Михайлов В.И., Князев Г.И., Макарычев П.П. Запоминающие устройства на оптических дисках. - М.: Радио и связь, 1991. - с. 6). Помехоустойчивое кодирование, применяемое в системах записи на оптический диск, обеспечивает повышение достоверности воспроизведения на 5...9 порядков в течение гарантированного срока хранения, который для оптических носителей информации составляет около 10 лет. Для современных же ЭВМ требуется вероятность ошибки воспроизведения в пределах 10^-11...10^-13 на всем интервале времени хранения носителя информации. Многие виды данных необходимо хранить гораздо больше 10 лет (различные виды документов, медицинские и исторические материалы). Используя методику ускоренного старения, установлено, что значение информационной ошибки при воспроизведении с носителя, записанного стандартным способом и хранившегося около 40 лет, увеличивается до 10^-2...10^-3. Если же в период хранения носитель часто подвергался воздействию различных вредных факторов, особенно температуры, то вероятность ошибки достигнет еще большего значения. Эксперименты, проведенные по методике ускоренного хранения, показывают, что, если при записи избыточность помехоустойчивого кода выбирать по формуле

yA0.897ln(3.049+t),

где A - начальная избыточность помехоустойчивого кода, определяемая стандартом записи на оптический диск;

t - предполагаемое время хранения в годах,

то вероятность информационной ошибки при воспроизведении составит 10^-1.. .10^-13.

Пример использования предлагаемого способа.

1. Исходя из каких-либо соображений, определяем, что информацию, записываемую на оптический носитель, следует хранить не менее 40 лет. По стандарту Yellow Book при записи на 2048 байт данных приходится 276 избыточных байт, используемых для коррекции ошибок. Кривая 1 на фиг. 2 показывает, как с течением времени увеличивается вероятность ошибки P при чтении с оптического носителя информации с течением времени t, если запись произведена стандартным способом.

По формуле

y>A0.897ln(3.049+t),

где A - начальная избыточность помехоустойчивого кода, определяемая стандартом записи на оптический диск;

t - предполагаемое время хранения в годах,

рассчитываем

y=2760.897ln(3.049+40)=931.45.

Округляем избыточность до y= 932. Следовательно, для того чтобы диск можно было эксплуатировать после сорокалетнего хранения необходимо при записи использовать код, в котором на 2048 байт данных приходится не менее 932 избыточных байт. Кривая 2 на фиг. 2 показывает, как изменяется вероятность ошибки P при чтении с оптического носителя информации в течение времени t, если запись произведена с избыточностью, рассчитанной для 40 лет по предлагаемой формуле.

2. Определяем, что информацию, записываемую на оптический носитель, следует хранить не менее 60 лет. Рассчитываем избыточность помехоустойчивого кода y=2760.897ln(3.049+60)=1025.92.

Округляем избыточность до y=1026. Следовательно, для того чтобы диск можно было эксплуатировать после шестидесятилетнего хранения, необходимо при записи использовать код, в котором на 2048 байт данных приходится не менее 1026 избыточных байт. Кривая 3 на фиг. 2 характеризует изменение вероятности ошибки P при чтении с оптического носителя информации с течением времени t, если запись произведена с избыточностью, рассчитанной для 60 лет по предлагаемой формуле.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит повысить надежность восстановления информации, записанной на оптический носитель, особенно при длительном хранении носителя.