RU2422888C2 - Method and device for computer networks for controlling speed cycles of application processes - Google Patents

Method and device for computer networks for controlling speed cycles of application processes Download PDF

Info

Publication number
RU2422888C2
RU2422888C2 RU2009106351/08A RU2009106351A RU2422888C2 RU 2422888 C2 RU2422888 C2 RU 2422888C2 RU 2009106351/08 A RU2009106351/08 A RU 2009106351/08A RU 2009106351 A RU2009106351 A RU 2009106351A RU 2422888 C2 RU2422888 C2 RU 2422888C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
application process
control
input
block
output
Prior art date
Application number
RU2009106351/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009106351A (en
Inventor
Вадим Владимирович Павлов (UA)
Вадим Владимирович Павлов
Светлана Вадимовна Павлова (UA)
Светлана Вадимовна Павлова
Юрий Петрович Богачук (UA)
Юрий Петрович Богачук
Original Assignee
Международный Научно-Учебный Центр Информационных Технологий И Систем
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Международный Научно-Учебный Центр Информационных Технологий И Систем filed Critical Международный Научно-Учебный Центр Информационных Технологий И Систем
Publication of RU2009106351A publication Critical patent/RU2009106351A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422888C2 publication Critical patent/RU2422888C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control By Computers (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: method involves generation of control instructions by fast time scale modelling of the dynamics of the application process together with modelling of the process of generating control instructions based o data on the current state of the application process, which enables to compensate for delays in transmission of data packets over computer networks with distributed control of the application process. The device implements the said method.
EFFECT: high reliability of networks in case of delays in transmission of data packets owing to use of dynamic models of application processes.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, системам передачи информации и может быть использовано для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов в реальном масштабе времени.The invention relates to automation, computer engineering, information transfer systems and can be used for computer networks of distributed control of high-speed cycles of applied processes in real time.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерные сети на базе Интернет протоколов (IP-Internet Protocol), которые используются для обмена информационными пакетами между абонентами в компьютерных сетях. Методы пакетной передачи информации реализованы на основе преобразования любого вида информации в цифровое последовательности с последующим разделением этой последовательности на пакеты, снабженные всей необходимой информацией для их идентификации, маршрутизации, коррекции ошибок, что позволяет осуществлять на основе использования компьютерных сетей с пакетной передачей информации распределенное в пространстве управление прикладными процессами.Currently, computer networks based on Internet protocols (IP-Internet Protocol), which are used to exchange information packets between subscribers in computer networks, are widely used. Methods of packet information transfer are implemented on the basis of converting any type of information into a digital sequence, followed by dividing this sequence into packets equipped with all the necessary information for their identification, routing, error correction, which allows using distributed information in a space based on computer networks with packet transmission application process management.

Основными параметрами, влияющими на качество работы компьютерных сетей распределенного управления прикладными процессами, являются задержка при передаче пакетов данных, вариация этой задержки и джиттер (неустойчивая синхронизация) выходных сигналов, при этом под скоростными циклами понимаются циклы прикладных процессов, у которых время дискретизации данных прикладного процесса меньше задержек передачи пакетов в компьютерной сети. Задержка передачи пакетов данных по компьютерной сети в общем случае имеет несколько составляющих: задержки кодирования и декодирования, задержки на входе и выходе из сети, сетевая задержка сериализации, задержка в компенсирующем буфере. Суммарная задержка пакетов данных в сети на базе IP протоколов может существенно превышать необходимый для качественного управления скоростными циклами прикладных процессов период дискретизации данных, что является препятствием для осуществления распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов в реальном масштабе времени через компьютерные сети, поскольку задержки передачи пакетов данных по компьютерной сети и вариация этих задержек значительно снижает качество и устойчивость управления скоростными циклами прикладных процессов, вплоть до невыполнения целей управления.The main parameters affecting the quality of the computer networks of distributed control of applied processes are the delay in transmitting data packets, a variation of this delay and jitter (unstable synchronization) of the output signals, while high-speed cycles are understood as cycles of application processes for which the sampling time of the application process data fewer packet transmission delays in the computer network. The delay in transmitting data packets over a computer network in the general case has several components: encoding and decoding delays, delays at the input and output from the network, network serialization delay, delay in the compensation buffer. The total delay of data packets in a network based on IP protocols can significantly exceed the data sampling period necessary for high-quality control of high-speed cycles of applied processes, which is an obstacle to real-time distributed control of high-speed cycles of applied processes through computer networks, since data packet transmission delays over computer network and the variation of these delays significantly reduces the quality and stability of the control of high-speed cycles investment processes, up to non-fulfillment of management objectives.

Известны способ и устройство для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов (см. патент US 6683889), в котором циклически с заданным периодом дискретизации данные о текущем состоянии прикладного процесса кодируют и формируют в пакет данных прикладного процесса, который содержит данные о текущем состоянии прикладного процесса и время формирования пакета данных прикладного процесса, пакет данных прикладного процесса передают в компьютерную сеть, из компьютерной сети принимают и буферизируют пакеты команд управления, в соответствии с заданным периодом дискретизации извлекают из очереди буферизации и декодируют пакет команд управления, декодированные команды управления передают в прикладной процесс.A known method and device for computer networks of distributed control of high-speed cycles of application processes (see patent US 6683889), in which cyclically with a given sampling period, data on the current state of the application process is encoded and formed into a data packet of the application process, which contains data on the current state of the application process and the time of formation of the application process data packet, the application process data packet is transmitted to the computer network, the packet is received and buffered from the computer network you control commands in accordance with a predetermined sampling period is extracted from the buffer queue and the packet is decoded commands, decoded control command is transmitted to the application process.

Недостатком известного способа и устройства является то, что они не позволяют эффективно достигать в компьютерных сетях целей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов из-за высокого уровня задержек передачи пакетов данных, наличие которых снижает качество и устойчивость управления скоростными циклами прикладных процессов, вплоть до невыполнения целей управления.The disadvantage of this method and device is that they do not allow to effectively achieve in computer networks the goals of distributed control of high-speed cycles of application processes due to the high level of data packet transmission delays, the presence of which reduces the quality and stability of controlling high-speed cycles of application processes, up to the failure to fulfill goals management.

Известны также способ и устройство для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов (см. патент ЕР 1661343), в котором циклически с заданным периодом дискретизации данные о текущем состоянии прикладного процесса кодируют и формируют в пакет данных прикладного процесса, который содержит данные о текущем состоянии прикладного процесса и время формирования пакета данных прикладного процесса, пакет данных прикладного процесса передают в компьютерную сеть, из компьютерной сети принимают и буферизируют пакеты команд управления, в соответствии с заданным периодом дискретизации извлекают из очереди буферизации и декодируют пакет команд управления, декодированные команды управления передают в прикладной процесс.There is also known a method and apparatus for computer networks of distributed control of high-speed cycles of application processes (see patent EP 1661343), in which data on the current state of the application process are encoded and formed into a data packet of the application process, which contains data on the current state, cyclically with a given sampling period of the application process and the time of formation of the data packet of the application process, the data packet of the application process is transmitted to a computer network, and a buffer is received from the computer network dissolved packages control commands in accordance with the predetermined sampling period is extracted from the buffer queue and the packet is decoded commands, decoded control command is transmitted to the application process.

Недостатком известного способа и устройства являются относительно низкие функциональные и технические характеристики при их применении для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов. Известные способ и устройство не позволяют эффективно достигать в компьютерных сетях целей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов из-за высокого уровня задержек передачи пакетов данных, наличие которых снижает качество и устойчивость управления скоростными циклами прикладных процессов, вплоть до не выполнения целей управления.The disadvantage of this method and device are the relatively low functional and technical characteristics when applied to computer networks of distributed control of high-speed cycles of applied processes. The known method and device does not allow to effectively achieve in computer networks the goals of distributed control of high-speed cycles of application processes due to the high level of transmission delays of data packets, the presence of which reduces the quality and stability of controlling high-speed cycles of applied processes, up to not fulfilling control objectives.

Целью изобретения является разработка способа и устройства для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов, которые позволили бы осуществить и значительно повысить качество и устойчивость управления скоростными циклами прикладных процессов в компьютерных сетях.The aim of the invention is to develop a method and device for computer networks of distributed control of high-speed cycles of applied processes, which would allow to implement and significantly improve the quality and stability of controlling high-speed cycles of applied processes in computer networks.

Поставленная цель достигается тем, что пакет данных прикладного процесса принимают из компьютерной сети, данные о текущем состоянии прикладного процесса, извлеченные из пакета данных прикладного процесса, используют в качестве начальных условий для моделирования динамики прикладного процесса, задают временной интервал моделирования как суммарное время прогнозируемых задержек передачи по сети пакетов данных прикладного процесса и пакетов команд управления совместно с временем моделирования динамики прикладного процесса и буферным временем компенсирования вариаций задержек передачи пакетов по сети, для каждого принятого пакета данных прикладного процесса в ускоренном масштабе времени на временном интервале моделирования моделируют динамику прикладного процесса совместно с моделированием процесса формирования команд управления, команды управления, соответствующие конечной точке временного интервала моделирования, размещают в пакете команд управления, в котором размещают также время передачи команд управления в прикладной процесс, которое определяют как сумму времени формирования пакета данных прикладного процесса и временного интервала моделирования, пакет команд управления передают в компьютерную сеть, пакет команд управления извлекают из очереди буферизации при достижении текущим временем прикладного процесса значения времени передачи команд управления в прикладной процесс.This goal is achieved in that the data packet of the application process is received from the computer network, data on the current state of the application process extracted from the data packet of the application process is used as initial conditions for modeling the dynamics of the application process, the simulation time interval is set as the total time of the predicted transmission delays over a network of application process data packets and control command packets together with the simulation time of applied process dynamics and buffer the time of compensating for variations in the delay of packet transmission over the network, for each received data packet of the application process on an accelerated time scale, the dynamics of the application process is simulated along with the simulation of the process of generating control commands, control commands corresponding to the end point of the simulation time interval are placed in the command package control, which also contains the time of transmission of control commands to the application process, which is defined as su mmm of the time of formation of the data packet of the application process and the simulation time interval, the packet of control commands is transmitted to the computer network, the packet of control commands is removed from the buffering queue when the current time of the application process reaches the value of the transmission time of the control commands to the application process.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами.The invention is further explained in the description of a specific example of its implementation and the accompanying drawings.

На фиг.1 - блок-схема устройства.Figure 1 - block diagram of the device.

На фиг.2 - структура пакета данных прикладного процесса.Figure 2 - structure of the data packet of the application process.

На фиг.3 - структура временного интервала моделирования.Figure 3 - structure of the time interval of the simulation.

На фиг.4 - структура пакета команд управления.Figure 4 - structure of the package of control commands.

Сущность предлагаемого способа и устройства для компьютерных сетей распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов поясняется на примере описания работы схемы технической реализации изобретения, изображенной на фиг.1.The essence of the proposed method and device for computer networks of distributed control of high-speed cycles of application processes is illustrated by the example of a description of the operation of the technical implementation scheme of the invention depicted in figure 1.

Устройство (фиг.1) содержит блок датчиков прикладного процесса 1, выход которого подключен через блок кодирования данных прикладного процесса 2 к входу блока передачи пакетов данных прикладного процесса 3, выход которого подключен к входу компьютерной сети 4, блок приема пакетов команд управления 5, который входом подключен к выходу компьютерной сети 4, а выходом к входу блока буферизации 6, выход которого соединен через блок декодирования 7 с входом блока регуляторов прикладного процесса 8, блок приема пакетов данных прикладного процесса 9, который входом подключен к выходу компьютерной сети 4, а выходом через блок управления моделированием 10 к первому входу блока моделирования динамики прикладного процесса 11, выход которого соединен с входом блока команд управления 12, первый выход которого подключен к второму входу блока моделирования динамики прикладного процесса 11, второй выход блока команд управления 12 соединен через блок кодирования команд управления 13 с входом блока передачи пакетов команд управления 14, выход которого подключен к входу компьютерной сети 4.The device (Fig. 1) contains an application process sensor unit 1, the output of which is connected through an application process data encoding unit 2 to the input of an application process 3 data packet transmission unit, the output of which is connected to an input of a computer network 4, a control command packet reception unit 5, which the input is connected to the output of the computer network 4, and the output to the input of the buffering unit 6, the output of which is connected through the decoding unit 7 to the input of the control unit of the application process 8, the data packet receiving unit of the application process 9, the input connected to the output of the computer network 4, and the output through the modeling control unit 10 to the first input of the dynamics modeling unit of the application process 11, the output of which is connected to the input of the control unit 12, the first output of which is connected to the second input of the dynamics modeling unit of the application process 11, the second output of the control command block 12 is connected through the control command coding block 13 to the input of the control command packet transmitting block 14, the output of which is connected to the input of the computer network 4.

На выходе блока датчиков прикладного процесса 1 формируются данные о текущем состоянии прикладного процесса, которые поступают на вход блока кодирования данных прикладного процесса 2. Блок кодирования данных прикладного процесса 2 циклически с заданным периодом дискретизации Δtd преобразует входные сигналы о текущем состоянии прикладного процесса в цифровой вид и осуществляет процедуры сжатия информации и формирования пакета данных прикладного процесса, структура которого приведена на фиг.2. В состав пакета данных прикладного процесса входят данные текущего состояния прикладного процесса и время формирования пакета данных прикладного процесса tdn. Сформированные пакеты данных прикладного процесса поступают на вход блока передачи пакетов данных прикладного процесса 3, который выполняет передачу по Интернет протоколам пакетов данных прикладного процесса в компьютерную сеть 4. Блок приема пакетов данных прикладного процесса 9 из компьютерной сети 4 принимает пакеты данных прикладного процесса, которые с выхода блока приема пакетов данных прикладного процесса 9 поступают на вход блока управления моделированием 10.At the output of the sensor unit of the application process 1, data on the current state of the application process are generated, which are input to the data encoding unit of the application process 2. The data encoding unit of the application process 2 cyclically with a given sampling period Δt d converts the input signals about the current state of the application process into digital form and carries out procedures for compressing information and forming a data packet of the application process, the structure of which is shown in Fig.2. The application process data packet includes data on the current state of the application process and the formation time of the application process data packet t dn . The generated application process data packets are fed to the input of the application process data packet transmission unit 3, which transmits the application process data packets over the Internet to the computer network 4. The receiving unit of the application process data packets 9 from the computer network 4 receives the application process data packets, which the output unit of the data packets of the application process 9 are fed to the input of the simulation control unit 10.

Блок управления моделированием 10 по каждому пакету данных прикладного процесса формирует сигналы начальных условий для моделирования динамики прикладного процесса и сигнал времени формирования пакета данных прикладного процесса tdn. Кроме того, блок управления моделированием 10 задает временной интервал моделирования Δt (см. фиг.3) как суммарное время прогнозируемых задержек передачи по сети пакетов данных прикладного процесса Δt1 и пакетов команд управления Δt2 совместно с временем моделирования динамики прикладного процесса Δt3 и буферным временем компенсации вариаций задержек передачи пакетов по сети Δt4, т.е. Δt=Δt1+Δt2+Δt3+Δt4.The simulation control unit 10 for each data packet of the application process generates initial conditions signals for modeling the dynamics of the application process and a signal of the formation time of the data packet of the application process t dn . In addition, the simulation control unit 10 sets the simulation time interval Δt (see Fig. 3) as the total time of the predicted transmission delays of the application process data packets Δt 1 and control command packets Δt 2 over the network together with the simulation time of the application process dynamics Δt 3 and the buffer compensation time for variations in packet transmission delay over the network Δt 4 , i.e. Δt = Δt 1 + Δt 2 + Δt 3 + Δt 4 .

С выхода блока управления моделированием 10 сигналы начальных условий для моделирования динамики прикладного процесса, сигнал заданного временного интервала моделирования Δt и сигнал времени формирования пакета данных прикладного процесса tdn поступают на первый вход блока моделирования динамики прикладного процесса 11, который по каждому комплексу сигналов начальных условий для моделирования динамики прикладного процесса определяет время передачи команд управления в прикладной процесс tcn и начинает в ускоренном масштабе времени на временном интервале моделирования Δt моделировать динамику прикладного процесса. Время передачи команд управления в прикладной процесс tcn определяется как сумма времени формирования пакета данных прикладного процесса tdn и временного интервала моделирования Δt (т.е. tcn=tdn+Δt).From the output of the simulation control unit 10, the initial conditions signals for modeling the dynamics of the applied process, the signal of the specified simulation time interval Δt and the signal time of the formation of the application process data packet t dn are fed to the first input of the dynamics modeling unit of the applied process 11, which for each set of signals of the initial conditions for dynamics modeling of the application process determines the time of transmission of control commands to the application process t cn and starts on an accelerated time scale at simulation time interval Δt to simulate the dynamics of the application process. The transmission time of control commands to the application process t cn is defined as the sum of the formation time of the application process data packet t dn and the simulation time interval Δt (i.e. t cn = t dn + Δt).

С выхода блока моделирования динамики прикладного процесса 11 сигналы состояния моделируемого прикладного процесса и сигнал времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn поступают на вход блока команд управления 12, который по сигналам состояния моделируемого прикладного процесса моделирует процесс формирования команд управления, которые с первого выхода блока команд управления 12 передаются на второй вход блока моделирования динамики прикладного процесса 11, моделируя таким образом изменение текущего состояния моделируемого прикладного процесса под действием моделируемых команд управления. Моделирование в ускоренном масштабе времени динамики прикладного процесса совместно с моделированием процесса формирования команд управления заканчивается при достижении конечной точки временного интервала моделирования Δt, в которой значения команд управления соответствуют прогнозируемому времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn. С второго выхода блока команд управления 12 сигналы команд управления, соответствующие прогнозируемому времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn, и сигнал времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn передаются на вход блока кодирования команд управления 13, который осуществляет процедуры сжатия информации и формирования пакетов команд управления, структура которого приведена на фиг.4. В состав пакета команд управления входят команды управления, соответствующие прогнозируемому времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn, и сигнал времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn.From the output of the dynamics modeling block of the applied process 11, the status signals of the simulated application process and the time signal for transmitting control commands to the application process t cn are fed to the input of the control command block 12, which simulates the process of generating control commands from the first output of the block by the state signals of the simulated applied process control commands 12 are transmitted to the second input of the dynamics modeling unit of the applied process 11, thereby simulating a change in the current state to the simulator direct application process under simulated control commands. Simulation in the accelerated time scale of the dynamics of the application process together with the simulation of the process of generating control commands ends when the end point of the simulation simulation time interval Δt is reached, in which the values of the control commands correspond to the predicted time t cn for sending control commands to the application process. From the second output of the control command block 12, the control command signals corresponding to the predicted time for transmitting the control commands to the application process t cn and the signal of the transmission time of the control commands to the application process t cn are transmitted to the input of the control command encoding block 13, which performs information compression and generation procedures packages of control commands, the structure of which is shown in Fig.4. The control command package includes control commands corresponding to the predicted time of transmission of control commands to the application process t cn , and a signal of the transmission time of control commands to the application process t cn .

Сформированные пакеты команд управления с выхода блока кодирования команд управления 13 поступают на вход блока передачи пакетов команд управления 14, который выполняет передачу по Интернет протоколам пакетов команд управления в компьютерную сеть 4. Блок приема команд управления 5 из компьютерной сети 4 принимает пакеты команд управления, которые с выхода блока приема пакетов команд управления 5 поступают на вход блока буферизации 6. При достижении текущим временем прикладного процесса значения времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn, из очереди буферизации блока буферизации 6 извлекается соответствующий времени tcn пакет команд управления, который с выхода блока буферизации 6 поступает на вход блока декодирования 7. С выхода блока декодирования 7 декодированные команды управления поступают на вход блока регуляторов прикладного процесса 8.The generated control command packets from the output of the control command encoding block 13 are received at the input of the control command packet transmitting block 14, which transmits control command packets to the computer network 4 over the Internet. The control command 5 receiving block from the computer network 4 receives control command packets, which from the output of the block receiving the packets of control commands 5 go to the input of the buffering block 6. When the current time of the application process reaches the time of transmission of control commands to one process t cn , a control command packet corresponding to time t cn is extracted from the buffering queue of buffering unit 6, which, from the output of buffering unit 6, is sent to the input of decoding unit 7. From the output of decoding unit 7, decoded control commands are sent to the input of control unit 8 of the application process.

Выработка команд управления для прогнозируемого времени передачи команд управления в прикладной процесс tcn путем моделирования в ускоренном масштабе времени динамики прикладного процесса совместно с моделированием процесса формирования команд управления по данным о текущем состоянии прикладного процесса в момент времени tdn позволяет компенсировать в компьютерных сетях распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов задержки передачи пакетов по компьютерным сетям, вариации этих задержек и джиттер команд управления при распределенном управлении скоростными циклами прикладных процессов.The development of control commands for the predicted time of transfer of control commands to the application process t cn by modeling on an accelerated time scale the dynamics of the application process in conjunction with modeling the process of generating control commands according to the current state of the application process at time t dn allows you to compensate for cycles of application processes delays the transmission of packets over computer networks, variations of these delays and jitter of control commands phenomena in the distributed control of high-speed cycles of applied processes.

Было проведено моделирование распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов в компьютерных сетях. В качестве управляемого прикладного процесса был выбран объект, который описывался нелинейными дифференциальными уравнениями 17-го порядка с частотой дискретизации данных 50 мс. В процессе моделирования задержка пакетов данных прикладного процесса варьировалась в циклах случайным образом в диапазоне 75-500 мс, а также задержка пакетов команд управления варьировалась в циклах случайным образом в диапазоне 75-500 мс.The simulation of distributed control of high-speed cycles of applied processes in computer networks was carried out. As a controlled application process, an object was selected that was described by 17th-order nonlinear differential equations with a data sampling frequency of 50 ms. During the simulation, the delay of the application process data packets varied in cycles randomly in the range of 75-500 ms, and the delay of control command packets varied in cycles randomly in the range of 75-500 ms.

В процессе моделирования исследовалась работа трех систем управления прикладным процессом:In the process of modeling, the operation of three application process control systems was investigated:

первая - тестовая (локально расположенная без передачи пакетов по компьютерной сети) система управления прикладным процессом, в которой отсутствуют задержки передачи пакетов;the first is a test (locally located without packet transmission over a computer network) application control system in which there are no packet transmission delays;

вторая - распределенная в компьютерной сети система управления прикладным процессом аналогичная тестовой, но с задержками передачи пакетов по компьютерной сети;the second is an application process control system distributed in a computer network similar to the test one, but with packet transmission delays over the computer network;

третья - распределенная в компьютерной сети система управления прикладным процессом с наличием задержки передачи пакетов по компьютерной сети, которая реализована в соответствии с заявляемым изобретением.the third is an application process control system distributed in a computer network with a delay in transmitting packets over a computer network, which is implemented in accordance with the claimed invention.

Тестовая (локально расположенная без передачи пакетов по компьютерной сети) система управления прикладным процессом, в которой отсутствуют задержки передачи пакетов, была синтезирована в соответствии с заданными целями управления и критериями качества управления.A test (locally located without packet transmission over a computer network) application control system in which there are no packet transmission delays was synthesized in accordance with the specified control objectives and control quality criteria.

Работа каждой из трех систем управления прикладным процессом исследовалась в широком спектре начальных условий для выполнения трех задач управления: стабилизации параметров прикладного процесса, программного управления прикладным процессом, терминального управления прикладным процессом.The work of each of the three application process control systems was studied in a wide range of initial conditions for performing three control tasks: stabilization of the parameters of the application process, program control of the application process, and terminal control of the application process.

Результаты проведенных исследований показали, что качество работы второй распределенной в компьютерной сети системы управления прикладным процессом с наличием задержек передачи пакетов резко ухудшается уже при наличии задержек передачи по сети 120-160 мс, а при задержках передачи по сети, больших 180 мс, эта система управления не достигает целей управления.The results of the studies showed that the quality of work of the second application process control system distributed in the computer network with the presence of packet transmission delays sharply worsens even if there are 120-160 ms transmission delays over the network, and this control system with network transmission delays greater than 180 ms does not achieve management goals.

Качество же работы третьей распределенной в компьютерной сети системы управления прикладным процессом с наличием задержек передачи пакетов, которая реализована в соответствии с заявляемым изобретением, позволяет достигать целей управления во всем диапазоне задержек передачи пакетов для всего спектра начальных условий прикладного процесса, всех типов задач и целей управления с качеством, соответствующим заданным критериям качества управления.The quality of work of the third application control system distributed in the computer network with the presence of packet transmission delays, which is implemented in accordance with the claimed invention, allows achieving control objectives in the entire range of packet transmission delays for the entire spectrum of initial conditions of the application process, all types of tasks and control goals with quality that meets the specified criteria for management quality.

Достигаемый технический результат, как показали экспериментальные исследования, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленного изобретения, отраженных в формуле изобретения.The achieved technical result, as shown by experimental studies, can be realized only by an interconnected set of all the essential features of the claimed invention, reflected in the claims.

Все вышесказанное показывает, что использование заявляемого изобретения позволяет строить на базе компьютерных сетей системы распределенного управления скоростными циклами прикладных процессов в реальном масштабе времени, повысить качество и надежность работы таких систем при наличии задержек передачи пакетов данных в компьютерных сетях.All of the above shows that the use of the claimed invention allows to build on the basis of computer networks systems for distributed control of high-speed cycles of applied processes in real time, to improve the quality and reliability of such systems in the presence of delays in the transmission of data packets in computer networks.

Claims (2)

1. Способ для компьютерных сетей управления скоростными циклами прикладных процессов, в котором циклически с заданным периодом дискретизации данные о текущем состоянии прикладного процесса кодируют и формируют в пакет данных прикладного процесса, который содержит данные о текущем состоянии прикладного процесса и время формирования пакета данных прикладного процесса, пакет данных прикладного процесса передают в компьютерную сеть, из компьютерной сети принимают и буферизируют пакеты команд управления, в соответствии с заданным периодом дискретизации извлекают из очереди буферизации и декодируют пакет команд управления, декодированные команды управления передают в прикладной процесс, отличающийся тем, что пакет данных прикладного процесса принимают из компьютерной сети, данные о текущем состоянии прикладного процесса, извлеченные из пакета данных прикладного процесса, используют в качестве начальных условий для моделирования динамики прикладного процесса, задают временной интервал моделирования как суммарное время прогнозируемых задержек передачи по сети пакетов данных прикладного процесса и пакетов команд управления совместно с временем моделирования динамики прикладного процесса и буферным временем компенсирования вариаций задержек передачи пакетов по сети, для каждого принятого пакета данных прикладного процесса в ускоренном масштабе времени на временном интервале моделирования моделируют динамику прикладного процесса совместно с моделированием процесса формирования команд управления, команды управления соответствующие конечной точке временного интервала моделирования размещают в пакете команд управления, в котором размещают также время передачи команд управления в прикладной процесс, которое определяют как сумму времени формирования пакета данных прикладного процесса и временного интервала моделирования, пакет команд управления передают в компьютерную сеть, пакет команд управления извлекают из очереди буферизации при достижении текущим временем прикладного процесса значения времени передачи команд управления в прикладной процесс.1. A method for computer networks for controlling high-speed cycles of application processes, in which, cyclically with a given sampling period, data on the current state of the application process is encoded and formed into a data packet of the application process, which contains data on the current state of the application process and the formation time of the data packet of the application process, the application process data packet is transmitted to the computer network, control command packets are received and buffered from the computer network, in accordance with a predetermined period Samples are extracted from the buffering queue and a packet of control commands is decoded, decoded control commands are transmitted to the application process, characterized in that the data packet of the application process is received from the computer network, data on the current state of the application process, extracted from the data packet of the application process, is used as initial conditions for modeling the dynamics of the application process, set the simulation time interval as the total time of the predicted transmission delays over the network pack data of the application process and packages of control commands together with the simulation time of the dynamics of the application process and the buffer time to compensate for variations in the delay of packet transmission over the network, for each received data packet of the application process on an accelerated time scale, the dynamics of the application process is simulated along with the simulation of the formation process control commands, control commands corresponding to the end point of the modeling simulation m in the control command package, which also contains the time for sending control commands to the application process, which is defined as the sum of the time for generating the data packet of the application process and the simulation time interval, the control command packet is transmitted to the computer network, the control command packet is removed from the buffering queue when it reaches the current time of the application process, the values of the time of transmission of control commands to the application process. 2. Устройство для использования способа по п.1, которое содержит блок датчиков прикладного процесса, выход которого подключен через блок кодирования данных прикладного процесса к входу блока передачи пакетов данных прикладного процесса, выход которого подключен к входу компьютерной сети, блок приема пакетов команд управления, который входом подключен к выходу компьютерной сети, а выходом к входу блока буферизации, выход которого соединен через блок декодирования с входом блока регуляторов прикладного процесса, отличающееся тем, что в него введены блок моделирования динамики прикладного процесса, блок управления моделированием, блок команд управления, блок кодирования команд управления, блок передачи пакетов команд управления, блок приема пакетов данных прикладного процесса, который входом подключен к выходу компьютерной сети, а выходом - через блок управления моделированием к первому входу блока моделирования динамики прикладного процесса, выход которого соединен с входом блока команд управления, первый выход которого подключен к второму входу блока моделирования динамики прикладного процесса, второй выход блока команд управления соединен через блок кодирования команд управления с входом блока передачи пакетов команд управления, выход которого подключен к входу компьютерной сети. 2. The device for using the method according to claim 1, which contains an application process sensor unit, the output of which is connected through an application process data encoding unit to the input of an application process data packet transmission unit, the output of which is connected to an input of a computer network, a control command packet reception unit which input is connected to the output of the computer network, and output to the input of the buffering unit, the output of which is connected through the decoding unit to the input of the block of regulators of the application process, characterized in that On the other hand, a block for modeling the dynamics of the applied process, a control block for modeling, a block for control commands, a block for encoding control commands, a block for transmitting packets of control commands, a block for receiving data packets of the application process, which is connected to the output of the computer network by the input and through the simulation control block to the first input of the dynamics modeling block of the application process, the output of which is connected to the input of the control command block, the first output of which is connected to the second input of the simulation block The speaker of the application process, the second control output instruction unit is connected through coding block control commands to the input packet transfer control unit commands, whose output is connected to the input of a computer network.
RU2009106351/08A 2006-09-08 2007-09-07 Method and device for computer networks for controlling speed cycles of application processes RU2422888C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200609648A UA83118C2 (en) 2006-09-08 2006-09-08 Method and apparatus for computer networks of application process high-speed cycles control
UAA200609648 2006-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009106351A RU2009106351A (en) 2010-10-20
RU2422888C2 true RU2422888C2 (en) 2011-06-27

Family

ID=39157526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009106351/08A RU2422888C2 (en) 2006-09-08 2007-09-07 Method and device for computer networks for controlling speed cycles of application processes

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2422888C2 (en)
UA (1) UA83118C2 (en)
WO (1) WO2008030206A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577194C1 (en) * 2012-03-19 2016-03-10 Нек Корпорейшн Communication system, control device, communication device, information relay method and programme

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028942A1 (en) * 1995-03-09 1996-09-19 Nokia Telecommunications Oy Method of communication and connection control
JPH10229398A (en) * 1997-02-17 1998-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Network simulator and network simulation method
US6683856B1 (en) * 1998-10-09 2004-01-27 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for measuring network performance and stress analysis
US6683889B1 (en) * 1999-11-15 2004-01-27 Siemens Information & Communication Networks, Inc. Apparatus and method for adaptive jitter buffers
FR2830094B1 (en) * 2001-09-27 2004-12-10 Cit Alcatel METHOD AND DEVICE FOR SIMULATING THE BEHAVIOR OF A NETWORK, ALLOWING SIZING ON DEMAND
US20050047396A1 (en) * 2003-08-29 2005-03-03 Helm David P. System and method for selecting the size of dynamic voice jitter buffer for use in a packet switched communications system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577194C1 (en) * 2012-03-19 2016-03-10 Нек Корпорейшн Communication system, control device, communication device, information relay method and programme
US9596129B2 (en) 2012-03-19 2017-03-14 Nec Corporation Communication system, control apparatus, communication apparatus, information-relaying method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009106351A (en) 2010-10-20
WO2008030206A1 (en) 2008-03-13
UA83118C2 (en) 2008-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104918133B (en) A kind of playing method and device for regarding video flowing in networking
JP2004253883A (en) Data communication equipment for executing bit rate control in audio / image real time communication
WO1999017584A3 (en) A method and apparatus for real time communication over packet networks
CN104254007B (en) A kind of audio-frequency processing method and device
CN105430537A (en) Method and server for synthesis of multiple paths of data, and music teaching system
CN101517948B (en) Communicator, communication means and record medium
JP2009504084A5 (en)
CN102281283B (en) Communication processing equipment, communication processing system, communication processing method and program
GB2454606A (en) Padding data streams according to channel capacity
US7072291B1 (en) Devices, softwares and methods for redundantly encoding a data stream for network transmission with adjustable redundant-coding delay
CN105142002A (en) Audio/video live broadcasting method and device as well as control method and device
JP2001144802A (en) Apparatus, method and system for data communication and storag medium
Gokhale et al. HoIP: A point-to-point haptic data communication protocol and its evaluation
CN109495660A (en) A kind of coding method of audio data, device, equipment and storage medium
RU2422888C2 (en) Method and device for computer networks for controlling speed cycles of application processes
CN116708258B (en) Background flow network topology convergence method and device
CN102684805B (en) For the method and apparatus controlling clock-signal generator
KR20190073058A (en) Method and apparatus of multichannel media synchronization based on MMT protocol
Gokhale et al. Teleoperation over a shared network: When does it work?
CN112786062A (en) Bandwidth adaptive network audio transmission method, device, medium and system
Ben Ameur et al. Performance evaluation of TcpHas: TCP for HTTP adaptive streaming
CN112839240B (en) Bandwidth detection method and system based on video stream
CA2651701C (en) Generation of valid program clock reference time stamps for duplicate transport stream packets
Tipsuwan et al. An implementation of a networked PI controller over IP network
Siwerson et al. Adaptive Server Control for Low-Latency Applications over the Cellular Network

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140908