способ передачи данных в пакетной сети метеорной связи

Формула изобретения

Способ передачи данных в пакетной сети метеорной связи, заключающийся в том, что на центральной станции формируют и излучают сигнал запроса длительностью t₃ на получение информации, на периферийной станции принимают сигнал запроса, формируют пакет данных, для чего измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема U₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂, рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа, вычисляют требуемую длительность t_un информационной части пакета данных: t_un= t₀-t_cn, где t_cn - предварительно заданная длительность служебной части пакета данных, вычисляют объем С [бит] информационной части пакета данных, передают пакет данных в течение времени t₀, а в течение длительности интервала времени t_cn передают кодовую комбинацию, соответствующую объему С информационной части пакета, отличающийся тем, что дополнительно предварительно устанавливают максимальный объем пакета данных С_доп, а информационную часть пакета рассчитывают из условия CС_доп, на периферийной станции в течение заданного временного интервала t_сз подсчитывают количество N_сз сигналов запроса, причем при N_сзN_зад, где N_зад - предварительно заданное максимально допустимое число сигналов запроса, принятых за интервал t_сз, в следующем временном интервале t_сз после приема сигналов запроса на заданных временных интервалах t_ож случайной длительности подчитывают число запросов, а после завершения каждого интервала t_ож формируют и передают пакет данных.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике передачи данных и может быть использовано при построении пакетной сети сбора данных от удаленных терминалов или обмена формализованной информацией по каналам метеорной радиосвязи.

Заявленное техническое решение расширяет арсенал средств данного назначения.

Известен способ управления передачей информации от удаленных станций в сети метеорной связи со звездообразной структурой [см. патент США 4277845, кл. 455/52, опубл. в 1981 г.], при котором на каждой удаленной станции контролируют наличие пробного сигнала главной станции, идентифицируют принадлежность к группе опрашиваемых станций и при установлении совпадения адреса и наличии информации, подлежащей передаче, формируют разрешение на передачу ответного сигнала.

Недостатком данного способа является низкая пропускная способность сети, так как во время опроса одной группы станций происходит ожидание появления метеорного следа с требуемой пространственной ориентацией, хотя при этом могут существовать условия для прохождения информации от других станций, не входящих в опрашиваемую группу.

Известен также способ передачи данных от удаленной станции на главную станцию метеорной связи [см. патент США 4630314, кл. 455/52, опубл. в 1986 г. ] , заключающийся в том, что на удаленной станции контролируют появление зондирующего сигнала от главной станции, при его приеме определяют, что это запрос на получение информации и при наличии данных, предназначенных для передачи на главную станцию, формируют сигнал разрешения передачи.

Недостатком указанного способа также является низкая пропускная способность сети, так как после приема зондирующего сигнала главной станции, удаленная станция начинает передачу данных, а по окончании приема пакета данных, главная станция передает подтверждение. Если подтверждение удаленной станцией не принято, пакет будет передаваться повторно. Поэтому в полудуплексных пакетных метеорных системах целесообразно использование только тех следов, длительность существования которых достаточна для реализации протокола зондирующий сигнал - передача пакета данных - подтверждение. В результате диссипации следа момент окончания связи может наступить до приема подтверждения, что приведет к необходимости повторной передачи пакета данных. Очевидно, что в таких случаях попытки осуществить обмен информацией приводят к созданию помех удаленными станциями и неоправданному занятию приемного оборудования главной станции, снижающего пропускную способность сети и бесполезному расходованию энергии аккумуляторов или солнечных батарей удаленных станций.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототипом) является способ передачи данных в пакетной сети метеорной связи [см. а.с. СССР 1832392 кл. Н 04 В 7/22, опубл. в 1993 г., БИ 29]. Известный способ заключается в том, что на центральной станции формируют и излучают сигнал запроса длительностью t₃ на получение информации, на периферийной станции принимают сигнал запроса, измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема U₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂, рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа по формуле

t₀=t₃ln(U₀/U₂)/ln(U₂/U₁),

где U₀ - предварительно заданное пороговое значение амплитуды принимаемого сигнала запроса, вычисляют требуемую длительность t_ип информационной части пакета данных t_ип=t₀-t_сп, где t_сп - предварительно заданная длительность служебной части пакета данных, вычисляют объем С [бит] информационной части пакета данных С=Vt_ип, где V [бит/с] - скорость передачи информации, формируют пакет данных с объемом информационной части С, передают пакет данных в течение времени t₀, а в течение длительности интервала времени t_сп передают кодовую комбинацию, соответствующую объему информационной части пакета.

Недостатком известного способа является относительно низкая пропускная способность, так как при появлении спорадического слоя E_s в ионосфере или при перемещении периферийных станций в зону прямой радиовидимости центральной станции из-за непрерывного распространения радиосигналов может возникать полная блокировка сети, причиной которой являются многократные "столкновения" сигналов периферийных станций на входе центральной станции.

Целью настоящего изобретения является разработка способа передачи данных в пакетной сети метеорной связи, обеспечивающего более высокую пропускную способность сети, за счет измерения на периферийных станциях интенсивности приема сигналов запроса и введения в зависимости от ее величины случайной задержки на передачу, при которой исключаются "столкновения".

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе передачи данных в пакетной сети метеорной связи, заключающемся в том, что на центральной станции формируют и излучают сигнал запроса длительностью t₃ на получение информации, на периферийной станции принимают сигнал запроса, формируют пакет данных, для чего измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема U₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂, рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа, вычисляют требуемую длительность t_ип информационной части пакета данных t_ип=t₀-t_сп, где t_сп - предварительно заданная длительность служебной части пакета данных, вычисляют объем С [бит] информационной части пакета данных, передают пакет данных в течение времени t₀, а в течение длительности интервала времени t_сп передают кодовую комбинацию, соответствующую объему С информационной части пакета, дополнительно предварительно устанавливают максимальный объем пакета данных С_доп, а информационную часть пакета рассчитывают из условия СС_доп. На периферийной станции в течение заданного временного интервала t_сз, подсчитывают количество N_сз сигналов запроса, причем, при N_сзN_зад, где N_зад - предварительно заданное максимально допустимое число сигналов запроса, принятых за интервал t_сз, в следующем временном интервале t_сз, после приема сигналов запроса на заданных временных интервалах t_ож случайной длительности подсчитывают число запросов. После завершения каждого интервала t_ож формируют и передают пакет данных.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного подсчетом на периферийной станции количества принятых за предварительно заданный интервал времени сигналов запроса и при превышении подсчитанного количества сигналов запроса заранее заданного допустимого их числа, свидетельствующего о непрерывном распространении радиосигналов, на следующем предварительно заданном интервале времени введением интервалов задержки случайной длительности на формирование и передачу пакета данных.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность автоматического перехода в пакетной сети метеорной связи от множественного доступа с разделением сигналов за счет случайного характера возникновения метеорных следов к доступу со случайной задержкой на передачу, чем и достигается повышение пропускной способности сети за счет исключения "столкновений" сигналов на входе центральной станции.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность отличительных существенных признаков, обусловливающих тот же технический результат, который достигнут в заявляемом способе. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1. - принцип передачи данных в сети метеорной связи;

на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие передачу данных в условиях отсутствия "столкновений" сигналов периферийных станций на входе центральной станции;

на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие передачу данных в условиях "столкновения" сигналов периферийных станций.

Возможность реализации заявленного способа объясняется следующим. Пакетная сеть передачи данных строится по радиальному принципу (фиг.1), при котором осуществляется обмен данными между любой периферийной станцией и центральной станцией.

При отсутствии непрерывного распространения (при отсутствии спорадического слоя E_s в ионосфере или прямой радиовидимости центральной станции) на центральной станции формируют и излучают сигналы запроса 1 (фиг.2) длительностью t₃ на получение информации. Периферийные станции, принимая сигналы запроса в несовпадающие временные интервалы (фиг.2), измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема ₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂, рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа по формуле

t₀=t₃ln(U₀/U₂)/ln(U₂/U₁),

где U₀ - предварительно заданное пороговое значение амплитуды принимаемого сигнала запроса, вычисляют требуемую длительность t_ип информационной части пакета данных t_ип=t₀-t_сп, где t_сп - предварительно заданная длительность служебной части пакета данных, вычисляют объем С [бит] информационной части пакета данных С = V t_ип, исходя из условия СС_доп, где V [бит/с]- скорость передачи информации, С_доп - предварительно заданный максимальный объем пакета данных. Величину С_доп задают исходя из максимальной длительности метеорных следов. Например, при максимальной длительности следов - 2 с и скорости передачи V=4000 бит/с С_доп=8000 бит. Формируют и передают пакет данных 2 (фиг.2) с объемом информационной части С в течение времени t₀, а в течение длительности интервала времени t_сп передают кодовую комбинацию, соответствующую объему информационной части пакета. Одновременно с указанными действиями на периферийной станции в течение заданного временного интервала t_сз, подсчитывают количество N_сз сигналов запроса. Величину t_сз следует, с одной стороны, выбирать как можно меньшей, чтобы уменьшить время реакции сети на появление непрерывного распространения, с другой стороны, достаточно большой для достоверного определения факта наличия или отсутствия непрерывного распространения. Например, при задании t_сз=60 с при отсутствии непрерывного распространения величина N_сз будет приблизительно равна 60=6, так как интенсивность v метеорных отражений приблизительно равна 0.1. По окончании каждого временного интервала подсчитанное количество сигналов запроса N_сз сравнивают с N_зад, где N_зад - предварительно заданное максимально допустимое число сигналов запроса, принятых за интервал t_сз. Величину N_зад выбирают много больше чем 60, например, равной 60. Если N_сзN_зад, то на следующем временном интервале t_сз работа периферийной станции продолжается в соответствии с изложенным правилом (фиг.2).

При появлении непрерывного распространения (фиг.3) в течение интервала времени t_сз множество периферийных станций одновременно принимают сигналы запроса в совпадающие временные интервалы, измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема U₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂, аналогично рассмотренному выше рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа, вычисляют требуемую длительность t_ип информационной части пакета данных, вычисляют объем С информационной части пакета данных, исходя из условия СС_доп. Формируют и передают пакет данных 2 (фиг.3). В течение заданного временного интервала t_сз подсчитывают количество N_сз сигналов запроса. По окончании временного интервала подсчитанное количество сигналов запроса N_сз сравнивают с N_зад. Если N_сзN_зад (фиг.3), то на следующем временном интервале t_сз в течение заданных временных интервалов t_ож случайной длительности не отвечают на сигналы запроса, продолжая подсчитывать количество принимаемых сигналов запроса, а в конце каждого интервала t_ож на периферийных станциях, принимая сигналы запроса в несовпадающие временные интервалы (фиг.3), измеряют уровни сигнала запроса в моменты начала приема U₁ и окончания интервала t₃ его приема U₂. Рассчитывают оставшуюся часть интервала t₀ существования метеорного следа, вычисляют требуемую длительность t_ип информационной части пакета, вычисляют объем С информационной части пакета данных С=Vt_ип, исходя из условия СС_доп. Формируют и передают пакет данных 2 (фиг. 3). Длительности интервалов t_ож генерируют с помощью датчика случайных чисел, например с экспоненциальным законом распределения, задавая математическое ожидание равным 1/.