Пристрій передачі даних

Устройство относится к цифровым системам передачи данных и, в частности, к локальным и региональным сетям передачи данных и может быть использовано для обмена данными в информационновычислительных и управляющих се тях и в технике Цифровой связи. Известны системы передачи данных, реализуемые в коммерческих сетях. Так, в сети ЕТНЕРNЕТ [1] используется метод доступа к сети CSMA/CD со следующими операциями. Прослушивается канал и, если завершилась передача данных и завершился минимальный интервал после передачи данных, передается информация. Информация перед передачей разбивается на короткие сегменты, которые представляются в виде пакетов определенной длины, содержащих кроме информации некоторые служебные данные, позволяющие различать пакеты. В начало пакета устанавливается восемь байт заранее сформированных импульсов синхронизации, затем передаются ранее подготовленные адреса получателя (шесть байт) и потребителя (шесть байт). После, по результатам анализа информации, передаются два байта типа поля, определяющие правила интерпретации поля информации, сама информация (от 46 до 1500 байт) и контрольный код (четыре байта), полученный на основе информации и известных правил. До передачи следующего пакета выдерживается минимальный интервал между пакетами, который составляет 9,6 мкс. Подсчет показывает, что служебные данные по отношению к самой информации составляют от 1,7 до 56%. В аналогичной сети CAMBRIDGE DATARING пакет имеет поле данных длимой всего 20-35 бит. Известны устройства, повышающие пропускную способность сетей передачи данных. Метод для приема безошибочного сообщения [2] предназначен для широковещательной сети, в которой сообщение делится на пакеты или блоки и передается в циклическом режиме. Наиболее эффективным считается число циклов передачи пакетов, равное двум-пяти. Это позволяет достигнуть достаточной степени точности сообщения на приемной стороне. Каждый пакет включает в себя часть закодированного сообщения, заголовок синхронизации, код ошибки, номер пакета (идентифицирующий сообщение, к которому принадлежит пакет, и позицию пакета внутри сообщения), а также адрес. Каждый приемник сети содержит схемы для сравнения передаваемых адресов и своего, запомненного. Принимаются только те пакеты, для которых выполнено сравнение адресов. Передача адреса снижает пропускную способность канала. В [3] информация передается с помощью кода КВП-3. В этом коде данные, содержащие управляющую и адресную информацию, предваряются последовательностью из нескольких подряд нулевых бит(в[3] для примера подряд следуют четыре бита). Эта последовательность для повышения пропускной способности заменяется новой управляющей информацией. Для этого в передающей станции данные и управляющая и адресная информация представляются в последовательном виде, причем перед собственно управляющей и адресной информацией формируется последовательность нулевых бит, затем управляющая и адресная информация подкрашивается. Устройство содержит передающую и приемную станции, в которых имеется блок кодирования, выходной согласующий элемент, входной согласующий элемент и блок декодирования. Блок кодирования имеет два входа, на первый из которых подается поток данных вместе со служебным сообщением, на второй вход подается сигнал подкраски управляющей информации. Блок кодирования вводит в линейный сигнал на место четырех подряд нулевых битов входных данных модифицированную замещающую информацию, взамен исходной, оговариваемой правилами кода КВП-3. Блок кодирования выдает на выходной согласующий элемент два сигнала, из которых в элементе формируются двухполярные импульсы, передаваемые по линии связи. Входной согласующий элемент формирует две последовательности импульсов, одна из которых соответствует положительным, а другая - отрицательным импульсам линейного сигнала. Блок декодирования формирует на первом выходе последовательность данных, причем модифицированная и исходная замещающие комбинации заменяются нулями. На втором выходе блока декодирования формируется выходной сигнал подкраски управляющей информации. Наличие в пакетах управляющей и адресной информации снижает пропускную способность канала. [А] защищен контроллер станции локальной сети, в котором, с целью повышения пропускной способности сети, уменьшаются задержки на обработку информации в станциях. Для этого контроллер станции локальной сети содержит процессор, блок постоянной памяти, блок сопряжения с абонентом, многоканальный коммутатор доступа к памяти, блок логики передачи, блок логики приема и блок памяти. В контроллере для увеличения быстродействия используют прямой доступ к блоку памяти. Данные в пакете передаются в сопровождении служебной информации. Информация передается по кольцевой локальной сети, а перед этим буферизуется в блоке памяти и разбивается на пакеты. В адресной части каждого пакета контроллер помещает адрес удаленного контроллера, затем преобразует пакет в кадр, содержащий преамбулу, адресную часть, управляющую часть, информацию и проверочную комбинацию. В кольце каждая станция анализирует адресную часть кадра. Транзитные кадры передаются дальше. Если в момент прихода транзитного кадра станция передает свой кадр, то транзитный кадр буферизуется в блоке памяти и передается в магистраль сразу после передачи своего пакета. Передачу собственного кадра станция может начать, если она не находится в режиме трансляции. Повышение пропускной способности канала достигнуто организацией связей между узлами контроллера (прямой доступ к памяти), но адреса получателя, отправителя в каждом кадре остались, а это замедляет передачу информации. Наличие в управляющей части сигналов синхронизации также снижает пропускную способность канала. Задача - повысить пропускную способность канала (исключить часть кодов служебной информации) решается в предлагаемом устройстве. Задача - повысить пропускную способность канала решается в предлагаемом устройстве путем исключения части кодов служебной информации, относящейся к адресной, управляющей и к синхронизирующей. Для этого в устройство введены блоки для подсчета символов, для сравнения, для частотного кодирования и т.д. и связи между ними и другими блоками. Известно, что буквы, цифры и другие символы (и соответствующие им коды) характеризуются определенной частотностью появления. Известны также способы криптографирования, в которых буквы меняют местами и меняют при этом частотность, и декодирования таких кодов по известному закону перестановки букв и известной частотности. Разные частотности кодов одинаковых символов предлагается устанавливать, например, разным станциям передачи данных. Передаваемым байтам надо устанавливать частотность их появления в соответствии с адресатом. Тогда адрес приемной и передающей станции передавать не требуется, он заключен в передаваемой информации. Если частотность кодов не соответствует заданной для приемной станции, то принята информация игнорируется. Если частотность кодов не соответствует ни одной из допустимых для приемных станций, тогда наблюдается сбой, отказ. Частотностью характеризуются также сочетания символов, можно комбинировать перестановку символов и перестановку сочетаний символов - это расширит возможности адресации. Часть пакета занимают сигналы синхронизации. Если синхронизироваться по сигналам единого времени, то ускорится передача информации. Схема устройства приведена на фиг.1; на фиг.2 показана возможность реализации блока подсчета символов. Предлагаемое устройство содержит блок управления 1, узел хранения адреса 2, входной 3 и выходной 4 согласующие элементы, блок оперативной памяти 5, блок частотного кодирования 6 и блок частотного декодирования 7, блок подсчета символов 8 и блок сравнения 9, линию передачи 10, линию данных 11 и линию управления 12. Блок подсчета символов 8 может содержать (фиг.2) сдвиговый регистр 13, деши фратор 14, N счетчиков сигналов 16 (N - число возможных кодов символов), схему сравнения 16, логику начала 17 и конца 18 пакета. Предлагаемая передача данных реализуется следующим образом. Перед передачей информации разбивается на сегменты в виде пакетов определенной длины, содержащих кроме информации некоторые служебные данные, позволяющие различать пакеты (номер пакета), проверять принятую информацию на наличие ошибок и определять начало и конец пакета. Определяется адрес следующего приемника информации, для него готовится исходная часть сообщения. Затем исходная часть сообщения кодируется изменением частотности в соответствии с адресами приемной и передающей станции, размещается в пакет принятого формата и, в момент когда канал свободен, закодированное сообщение в пакете последовательно передается в канал. Все приемники информации последовательно запоминают пакет, отсчитывая число принимаемых последовательно символов и проверяя частотности символов. К окончанию пакета тот приемник, частотности сигналов, установленные которому, в достаточной степени совпадают с частотностью символов в принятом пакете, готовится к дальнейшей обработке пакета и к приему следующего пакета, а остальные приемники игнорируют "чужую информацию" и готовятся к приему и анализу следующего пакета. Один из пакетов (первый) содержит информацию о текущем времени для синхронизации всей системы. Возможность реализации такой передачи данных подтверждается тем, что относительная частота появления символов разная. Например, для принятого в телеграфии России алфавита в 32 буквы (не различаются "ь" и "ъ", применяется только символ "е" без двух точек над ним, но введен промежуток между словами - пробел) буква "а" имеет относительную частоту 0,062, иначе говоря она встречается в среднем через 10 символов текста, а буква "у" имеет частоту 0,021 и она встречается, в среднем через 47 символов. В предлагаемом устройстве входной согласующий элемент 3 проводит физическое согласование уровней входных последовательных сигналов с линии 10 и сигналов блока подсчета символов 8 и гальваническое разделение приемника и передатчика. Блок подсчета символов 8 преобразует последовательный код в параллельный, проводит подсчет одинаковых символов, сохраняет результаты подсчета и подключает коды результатов подсчета к блоку сравнения 9. Узел хранения адреса 2 хранит границы определения заданных частотностей кодов символов. Блок сравнения 9 проводит сравнение с определенным допуском выходных кодов блока 8 и блока 5. Блок оперативной памяти 5 служит для запоминания пакета информации. Блок декодирования 7 дешифрует коды принятой в блок 5 информации в стандартные и передает их на линию данных 11. Блок кодирования б из стандартных кодов формирует коды символов в соответствии с адресами приемника и передатчика, устанавливает номер пакета, подает сигналы начала и конца пакета и преобразует их в последовательный код. Выходной согласующий элемент 4 проводит физическое согласование выходных сигналов блока кодирования 6 и линии передачи 10, а также их гальваническое разделение. Блоки 1,3,4 и 8,9 участвуют в проверке занятости линии передачи. Блок управления 1 организует взаимоувязанную работу всех остальных блоков и работает по сигналам с линии управления 12. В режим приема информации устройство устанавливается сигналом на линии 12 и тогда прослушивает сигналы не линии 10. В этом процессе участвуют блоки 1,3,8 и 9. При появлении пакета устройство настраивается на заданную скорость приема информации с помощью импульсов синхронизации и блоков 1,3,8 и 9 и настраивается на заданную длину пакета. Пакет преобразуется из последовательной формы в параллельную, записывается в блок оперативной памяти 5 и одновременно с этой записью блок 8 анализирует каждый байт пакета и считает количество одинаковых символов в принимаемом пакете. Перед завершением пакета коды количества одинаковых символов и соответствующие каждому из символов два кода верхней и нижней допустимой границы с выхода блока 2 сравниваются блоком 9. Результат сравнения передается на блок 1, который (если сравнение произошло) дает команды блокам 5 и 7 и читаемая из блока 5 информация декодируется и передается на линию данных 11. Если сравнения нет, возвращается в исходное состояние блок 8. В режим передачи информации устройство устанавливается сигналом на линии 12 и тогда блоки 1,6 настраиваются на адрес приемника и заданную скорость передачи, под управлением блока 1 в блок 5 записывается информация с линии 11 и начинается прослушивание сигналов на линии 10. При отсутствии сигналов на линии 10 под управлением блока 1 блок 6 формирует пакет, который через элемент 4 передается в линию 10. Начало пакета читается приемными блоками устройства и сравнивается с переданными кодами. Несоответствие свидетельствует о наложении сигналов от разных передатчиков и о необходимости повторить передачу пакета. Поступление сигналов единого времени по линии 12 позволяет убрать из пакета сигналы синхронизации. Блок подсчета символов 8 содержит сдвиговый регистр 13 для преобразования последовательного кода в параллельный, дешифратор 14 параллельных кодов символов в счетные импульсы, N счетчиков 15 принимаемых символов (N - число возможных символов, используемых для передачи информации), элемент 16 определения начала пакета и элемент 17 определения конца пакета. По сигналам синхронизации от блока управления в сдвиговый-регистр 13 записывается код символа. Дешифратор 14 преобразует этот код в позиционный код, управляющий подачей единицы в тот счетчик 15, который соответствуе т принимаемому символу. По окончанию пакета в счетчиках 15 записаны количества поступивши х символов. Коды этих количеств поступают на блок сравнения 9, синхронизируемый сигналом с элемента 17. Отличительными признаками предлагаемого решения от прототипа являются изменение частотности кодов символов информации в соответствии с адресами приемника и передатчике, для чего в устройство введены блок подсчета символов, блок сравнения с определенным допуском и изменены функции блока адресной памяти, блока кодирования и т.д. Ввод указанных отличительных признаков ускоряет передачу информации путем исключения из каждого пакета адресных байтов, а также байтов синхронизации. Аппаратные затраты не увеличиваются, поскольку для оперативного хранения пакетов без адресной информации требуется меньший объем памяти и для синхронизации используются сигналы единого времени.