СПОСОБ, ИСКЛЮЧАЮЩИЙ ЗАДЕРЖКУ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ ПРИ УСТРАНЕНИИ КОНФЛИКТОВ ДОСТУПА, И СИСТЕМА ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF PREVENTING MESSAGE TRANSMISSION DELAY WHEN RESOLVING ACCESS CONFLICTS AND SYSTEM THEREFOR

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и системам устранения конфликтов доступа, и может быть использовано при создании многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем с устройствами, объединяемыми оптическими средствами связи. Изобретение позволяет при наличии конфликтов, возникающих при одновременном обращении нескольких источников сообщений к приемнику сообщений, устранять задержку в передаче неконфликтующих сообщений.
Известен использованный в качестве прототипа способ устранения конфликтов доступа, ориентированный на быстродействующие оптические беспроводные средства обмена данными, опубликованный в статье: Стецюра Г.Г. Способ устранения конфликтов доступа (Журнал радиоэлектроники, N5, 2012. C.1-10. http://jre.cplire.ru/jre/may12/7/text.pdf).
1
2
3
1
2
3
Сущность способа заключается в следующем. Источники посылают в приемник сигналы трех частот f, f, f. Импульсный сигнал f позволяет определить интервал времени прохождения сигнала от источника до приемника. Импульсный сигнал f используется для передачи сообщения. Немодулированный сигнал f используется для посылки в приемник заявки на передачу сообщения и получения информации от приемника. Используя эти сигналы, источники получают от приемника разрешение на передачу сообщения или на устранение конфликта, если он обнаружен приемником, а также обмениваются сообщениями с приемником.
2
3
Для устранения конфликта способ прототипа использует в приемнике устройство разрешения конфликтов доступа (УРКД), возвращающее полученный от источника сигнал источнику. В частности, если УРКД получает сигналы f одновременно от нескольких источников, что означает наличие конфликта, то он воспринимает их как общий сигнал и модулирует во время действия этого сигнала возвращаемый источникам сигнал f, сообщая этим источникам об искажении принимаемых сообщений из-за появления конфликта и о требовании участвовать в устранении конфликта.
Источник должен ожидать от приемника указанное выше разрешение на передачу сообщения при отсутствии конфликта, что снижает пропускную способность способа. Передача сообщений без получения разрешения от приемника запрещена, так как такая передача может разрушить процесс устранения конфликта, что ведет к неработоспособности системы. Детально процедура устранения конфликта изложена в цитированной статье.
Недостаток способа заключается в том, что источники должны ожидать разрешения от приемника на передачу сообщения в случае отсутствия конфликта. Исключить это ожидание без привлечения дополнительных средств нельзя, так как сигналы источника, не получившего разрешение на передачу, могут нарушить процесс устранения конфликта доступа.
5
Между моментом посылки источником сигнала запроса и получением им сигнала разрешения передачи существует задержка τ=2L/c, где L - расстояние между источником и приемником, c - скорость света. Для объектов типа вычислительного центра τ≈100 нсек. При обмене в наносекундном диапазоне сообщениями, обычно содержащими несколько сотен бит, это незначительная задержка, но при переходе к более быстрым, например, пикосекундным сигналам за время задержки источник мог бы передать ~10 сигналов. Поэтому для высокоскоростных обменов не конфликтующими сообщениями, способ, примененный в прототипе, увеличивает время обмена такими сообщениями.
Требуется способ передачи неконфликтующих сообщений, который, во-первых, не имел бы указанную задержку, во-вторых, сохранял положительные качества прототипа: источники и приемники соединяются непосредственно, сигналы для взаимодействия источников и приемника создаются за счет энергии источников. Для этого по сравнению с прототипом потребуется ввести дополнительные оптические сигналы, посылаемые между источниками и приемниками.
3
2
3
1
2
3
2
3
Известна система, реализующая способ устранения конфликтов доступа прототипа и содержащая в приемнике устройство разрешения конфликтов доступа (УРКД), которое имеет ретрорефлектор, возвращающий любой полученный от источника сообщений сигнал источнику, и расположенный между ретрорефлектором и источником модулятор света частоты f. УРКД, получив сигнал f, прерывает на время действия этого сигнала возвращаемый источнику сигнал f. Для взаимодействия с приемником и его УРКД источник сообщений имеет передатчики и приемники оптических сигналов указанных в способе сигналов трех частот f, f, f. УРКД при получении сигналов f одновременно от нескольких источников, что возможно при наличии конфликта, воспринимает их как общий сигнал, и модулирует во время действия этого сигнала возвращаемый источникам сигнал f, сообщая источникам о наличии конфликта. При отсутствии конфликта УРКД передает источникам разрешение приемника на передачу сообщения. (Стецюра Г.Г., Способ устранения конфликтов доступа, Журнал радиоэлектроники, N5, 2012. С.1-10 http://jre.cplire.ru/jre/may12/7/text.pdf).
В результате источники получают информацию, позволяющую им организовать поочередную передачу конфликтующих сообщений.
Недостатком системы является отсутствие в ней устройств, исключающих задержку передачи неконфликтующих сообщений.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа и системы, устраняющих присущую прототипу задержку в передаче неконфликтующих сообщений источников. При этом должны сохраняться положительные качества прототипа: источники и приемники соединяются непосредственно, сигналы для взаимодействия источников и приемника создаются за счет энергии источников.
Технический результат способа состоит в том, что способ, устраняя задержку в передаче неконфликтующих сообщений источников, ускоряет время доставки таких сообщений приемнику. Это расширяет область применения указанных способа и системы для скоростных систем.
Технический результат по способу достигается тем, что способ исключения задержки передачи сообщений при устранении конфликтов доступа, использует источники сообщений, посылающие без задержки приемнику сообщений оптические сигналы и принимающие возвращаемые приемником оптические сигналы по отдельному для каждого источника беспроводному каналу на двух частотах, причем сигналы первой частоты импульсные, используемые для передачи сообщений, сигналы второй частоты не модулированные, возвращаемые источникам модулированными сигналами первой частоты, принятыми приемником от всех источников, при этом источник, обнаружив конфликт доступа по наложению сигналов, посылает сигнал перехода к устранению конфликта доступа.
Технический результат для системы заключается в создании двух, находящихся соответственно в источниках и приемнике сообщений взаимодействующих технических средств, которые совместно обеспечивают реализацию способа патента, устраняющего задержку в передаче неконфликтующих сообщений источников.
Технический результат для системы достигается тем, что система исключения задержки передачи сообщений при устранении конфликтов доступа характеризуется тем, что содержит в приемнике сообщений фотоприемник посылаемых источником сообщений оптических сигналов первой частоты, выход которого подключен к усилителю электрических сигналов, выход которого соединен с модулятором оптических сигналов второй частоты, расположенным между источником сообщений и ретрорефлектором, возвращающим источнику сообщений получаемые от него оптические сигналы первой и второй частот, содержит в источнике сообщений передатчики оптических сигналов первой и второй частот, направляющие эти сигналы без задержки в ретрорефлектор приемника, и фотоприемники возвращаемых ретрорефлектором приемника сообщений сигналов первой частоты и сигналов второй частоты, модулированных сигналами первой частоты, причем наложение модулированных сигналов нескольких источников является сигналом перехода к устранению конфликта доступа.
Фиг.1 показывает технические средства, расположенные в источнике сообщений.
Фиг.2 показывает технические средства, расположенные в приемнике сообщений.
4
5
4
2
5
3
Предложенный способ действует следующим образом. Источник передает сигналы частот f и f. Сигналы f используются для передачи сообщений источника приемнику подобно сигналу f в прототипе. Сигналы f источник и приемник используют подобно сигналу f в прототипе для получения информации от приемника.
4
4
5
4
5
4
5
Неконфликтующие сообщения передаются следующими действиями. Любой источник передает отдельное сообщение или последовательность сообщений приемнику, не ожидая разрешения от приемника, в отличие действий прототипа, где обращение к УРКД приемника и ожидание от него разрешения необходимы. Все неконфликтующие сообщения приемник опознает и принимает. Опознание выполняется любым известным способом, например, с помощью контрольной суммы. Приемник возвращает источникам посланные ими с частотой f сигналы сообщений, что позволяет источникам сравнением посланных и принятых сигналов проверить наличие искажений в полученных приемником сообщениях. Для этого при получении сигналов от одного источника или одновременно от нескольких источников приемник во время действия сигналов частоты f модулирует ими возвращаемый источникам сигнал f. Сигналы f и f возвратятся от приемника к источнику и через интервал времени T, источник обнаружит наличие конфликта по несовпадению последовательностей принятых им сигналов f и f. Для T соблюдается условие: 2L/c≤T≤2L/c+T*, где T* - длительность сообщения источника.
2
Если источник обнаруживает наличие конфликта, то он переходит к его устранению, переключившись на имеющиеся у него средства устранения конфликта прототипа, которые и начнут устранять конфликт. Если в этот момент средства прототипа устраняют конфликт других источников, работающих с сигналами f, то устранение конфликта данного источника будет задержано до устранения начавшегося ранее конфликта, иначе оно начнется немедленно.
Предложенная система действует следующим образом.
4
5
4
5
Устройство системы, находящееся в источнике сообщений, состоит из передатчика оптических сигналов частоты f (1), передатчика оптических сигналов частоты f (2), фотоприемника оптических сигналов частоты f (3), фотоприемника оптических сигналов частоты f (4).
4
5
Передатчики (1, 2) получают электрические сигналы от источника сообщений и преобразуют их в оптические сигналы указанных частот. Фотоприемники (3, 4) преобразуют поступающие извне от ретрорефлектора (8) оптические сигналы частот f и f и преобразуют их в электрические сигналы, направляемые источнику сообщений.
4
5
Устройство системы, находящееся в приемнике сообщений, состоит из ретрорефлектора оптических сигналов (8), фотоприемника (6) оптических сигналов частоты f, модулятора (7) оптических сигналов частоты f, усилителя (5) электрических сигналов, вход которого подключен к выходу фотоприемника (6), а выход подключен ко входу модулятора (7),
Ретрорефлектор (8) оптических сигналов может быть устройством, входящим в состав компонентов предлагаемой системы, но возможно использование ретрорефлектора, имеющегося в УРКД приемника прототипа.
4
Фотоприемник (6) преобразуют оптические сигналы частоты f источника сообщений в электрические сигналы и направляет их на модулятор (7).
5
Модулятор (7) принимает возвращаемые ретрорефлектором источнику сообщений сигналы частоты f и модулирует их интенсивность в соответствии с электрическими сигналами, поступающими от фотоприемника (6).
Взаимодействие устройств системы следующее.
4
5
Источник с помощью передатчиков (1) и (2) сигналов частот f и f посылает указанные сигналы в ретрорефлектор (8) и фотоприемник (6).
4
5
Фотоприемник (6) принимает посылаемые всеми источниками оптические сигналы f, возможно с пересечением во времени, преобразует их в электрические и направляет приемнику сообщений, а также действует ими на модулятор оптических сигналов (8), который изменяет интенсивность сигналов частоты f и пропускает сигналы других частот без изменения.
4
5
Находящиеся в источнике сообщений фотоприемники (3, 4) сигналов f и f принимают возвращенные ретрорефлектором сигналы.
4
Электрические сигналы, созданные в источнике приемником (3) оптических сигналов f, используются источником для обнаружения ошибок в доставленном приемнику сообщении.
4
5
Источник сообщения обнаруживает конфликт доступа по несовпадению сигналов f и сигналов f, принятых от приемника. В ответ источник должен перейти к устранению конфликта в соответствии со способом прототипа.
В результате
1. приемник сообщений получит все поступающие сообщения и отберет из них неконфликтующие;
5
4
2. ретрорефлектор возвратит каждому источнику его сигналы частоты f, модулированные электрическим сигналом, созданным фотоприемником (6) и усилителем (5) из суммарного сигнала f, принятого одновременно от всех источников.
Если источник обнаруживает конфликт, он действует в соответствии с прототипом. Иначе источник может передавать следующее по порядку сообщение.