RU2543565C1 - Method of forming data transmission channel - Google Patents
Method of forming data transmission channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543565C1 RU2543565C1 RU2013143215/08A RU2013143215A RU2543565C1 RU 2543565 C1 RU2543565 C1 RU 2543565C1 RU 2013143215/08 A RU2013143215/08 A RU 2013143215/08A RU 2013143215 A RU2013143215 A RU 2013143215A RU 2543565 C1 RU2543565 C1 RU 2543565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- data
- packets
- communication
- transmitting
- packet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области телекоммуникаций, более конкретно - к способам передачи цифровой информации, и может использоваться, например, в системах, обеспечивающих широкополосный и стабильный канал передачи данных.The invention relates to the field of telecommunications, and more specifically to methods for transmitting digital information, and can be used, for example, in systems providing a broadband and stable data channel.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Изобретение может быть использовано в системах передачи данных, используемых в средствах передвижения и в местах, где отсутствует или затруднен доступ к фиксированным линиям связи. Такие системы требуются, например, для обеспечения деятельности выездных бригад и специалистов оперативных служб, средств массовой информации, многих отраслей промышленности.The invention can be used in data transmission systems used in vehicles and in places where access to fixed lines is absent or difficult. Such systems are required, for example, to support the activities of field teams and specialists in operational services, the media, and many industries.
Для известных цифровых систем связи, обеспечивающих возможность двухсторонней передачи данных, характерны следующие достоинства и недостатки:The well-known digital communication systems providing the possibility of two-way data transmission are characterized by the following advantages and disadvantages:
Проводные системы связи (Ethernet и его аналоги):Wired communication systems (Ethernet and its analogues):
Достоинства: широкая полоса пропускания, высокая стабильность характеристик каналов связи, высокая надежностьAdvantages: wide bandwidth, high stability of the characteristics of communication channels, high reliability
Недостатки: невозможность использования на открытой местности и в движенииDisadvantages: the inability to use in open areas and in motion
Беспроводные системы связи ближнего действия (WiFi-связь и аналоги):Short-range wireless communication systems (WiFi-connection and analogues):
Достоинства: достаточная полоса пропускания для большинства прикладных задач, стабильность характеристик каналов связи, высокая надежность, возможность использования на открытой местностиAdvantages: sufficient bandwidth for most applications, stability of the characteristics of communication channels, high reliability, the ability to use in open areas
Недостатки: малый радиус зоны радио-покрытия, невозможность использования в движенииDisadvantages: small radius of the radio coverage zone, inability to use in motion
Беспроводные системы сотовой связи (модемы для сетей GSM/3G/4G):Wireless cellular communication systems (modems for GSM / 3G / 4G networks):
Достоинства: возможность использования на открытой местности и в движенииAdvantages: the ability to use in open areas and in motion
Недостатки: недостаточность ширины полосы пропускания, которую обеспечивает одно приемо-передающее устройство; нестабильность характеристик каналов связи, недостаточность радио-покрытия каждого из операторов связи для стабильной работы приемо-передающих устройств в удаленных регионахDisadvantages: insufficient bandwidth, which provides a single transceiver; instability of the characteristics of communication channels, insufficient radio coverage of each of the telecom operators for the stable operation of transceivers in remote regions
Беспроводные системы связи дальнего действия (спутниковые системы связи):Long-range wireless communication systems (satellite communication systems):
Достоинства: широкая полоса пропускания, возможность использования на открытой местностиAdvantages: wide bandwidth, the ability to use in open areas
Недостатки: высокие задержки при передаче, зависимость характеристик каналов связи от климата, невозможность использования в местности с плотной застройкой и в движении.Disadvantages: high transmission delays, the dependence of the characteristics of communication channels on the climate, the inability to use in areas with dense buildings and in traffic.
Известны так же системы, одновременно использующие несколько упомянутых выше систем связи для передачи данных. Это позволяет объединить достоинства и исключить некоторые из недостатков каждой системы связи в отдельности.Also known systems that simultaneously use several of the above communication systems for data transfer. This allows you to combine the advantages and eliminate some of the disadvantages of each communication system separately.
Например, из описания к патенту ЕР 2466811 патентообладателя Alcatel Lucent, опубл. 20.06.2012, известен способ формирования канала передачи данных, заключающийся в том, что на первом этапе осуществляют поиск всех доступных каналов связи; на втором этапе поток данных, предназначенный для передачи, разделяют на пакеты равной величины; на третьем этапе данные пакеты распределяют по каналам связи с учетом загруженности и пропускной способности каналов связи и выстраивают в очередь; на четвертом этапе на принимающей стороне осуществляют получение и сборку пакетов данных.For example, from the description of patent EP 2466811 patent holder Alcatel Lucent, publ. 06/20/2012, there is a known method of forming a data transmission channel, which consists in the fact that at the first stage they search for all available communication channels; at the second stage, the data stream intended for transmission is divided into packets of equal magnitude; at the third stage, these packets are distributed over the communication channels, taking into account the congestion and bandwidth of the communication channels, and are queued; in a fourth step, receiving and assembling data packets are performed on the receiving side.
Недостатком этого известного технического решения является то, что оно имеет низкую эффективность и скорость передачи больших объемов данных. Это обусловлено тем, что пропускную способность и качественные показатели каналов связи отслеживают только до начала передачи пакетов и не учитывают изменение пропускной способности каналов связи в процессе передачи пакетов.The disadvantage of this known technical solution is that it has low efficiency and transmission speed of large amounts of data. This is due to the fact that the bandwidth and quality indicators of the communication channels are monitored only before the start of packet transmission and do not take into account the change in the bandwidth of the communication channels during the transmission of packets.
Кроме того, в качестве входной характеристики пропускной способности канала используют уровень сигнала радиосети. По уровню сигнала вычисляют предполагаемую пропускную способность, однако такой способ не применим для таких широко распространенных каналов связи как GSM, WCDMA и LTE, где нет прямой связи между качественными показателями каналов связи (скоростью канала, величиной задержки канала и процента потерь) и уровнем сигнала. В сетях такого типа характеристики зависят исключительно от состояния сети, текущей нагрузки на сеть, и пр. Таким образом, еще одним существенным недостатком данного способа является его не универсальность, поскольку он применим далеко не для всех типов каналов связи.In addition, the signal level of the radio network is used as an input characteristic of the channel bandwidth. The estimated bandwidth is calculated by the signal level, but this method is not applicable for such widespread communication channels as GSM, WCDMA and LTE, where there is no direct connection between the quality indicators of the communication channels (channel speed, channel delay and percentage loss) and signal level. In networks of this type, the characteristics depend solely on the state of the network, the current load on the network, etc. Thus, another significant drawback of this method is its versatility, since it is not applicable to all types of communication channels.
Из описания патента на изобретение США №8259739 патентообладателя CISCO TECHNOLOGY, INC, опубл. 04.09.2012, известен способ формирования канала передачи данных, в котором одновременно используют несколько различных каналов связи, между которыми распределяют пакеты данных и отправляют на принимающую сторону. Особенностью этого известного способа является то, что пакеты данных распределяют между каналами связи с различной шириной полосы пропускания в зависимости от очереди отправки перед приемо-передающими устройствами (далее ППУ).From the description of the patent for US invention No. 8259739 patent holder CISCO TECHNOLOGY, INC, publ. 09/04/2012, there is a known method of forming a data transmission channel in which several different communication channels are simultaneously used, between which data packets are distributed and sent to the receiving side. A feature of this known method is that the data packets are distributed between communication channels with different bandwidths depending on the sending queue in front of the receiving and transmitting devices (hereinafter PPU).
Такой способ позволяет исключить простои каналов передачи данных и позволяет эффективно использовать всю полосу пропускания каждого канала связи.This method eliminates the downtime of data transmission channels and allows you to effectively use the entire bandwidth of each communication channel.
Однако этот способ, как и описанный выше аналог, не является универсальным, поскольку он эффективен далеко не для всех типов каналов связи. Существенные недостатки такого способа будут проявляться при использовании каналов связи, построенных на оборудовании, реализующем шейпинг и буферизацию данных, например GSM, WCDMA и LTE сети. В таких каналах связи все пакеты мгновенно передаются сетевому оборудованию, не создавая очередь на передающем интерфейсе, но в результате шейпинга графика, пакеты будут задерживаться или теряться в сети. Таким образом, описанный в патенте способ не может обеспечить максимальную эффективность, минимальные задержки при передаче пакетов данных и универсальность.However, this method, as well as the analogue described above, is not universal, since it is far from effective for all types of communication channels. Significant disadvantages of this method will be manifested when using communication channels built on equipment that implements shaping and data buffering, for example, GSM, WCDMA and LTE networks. In such communication channels, all packets are instantly transferred to network equipment, without creating a queue on the transmitting interface, but as a result of schedule shaping, packets will be delayed or lost on the network. Thus, the method described in the patent cannot provide maximum efficiency, minimum delays in the transmission of data packets and versatility.
Из заявки на изобретение США №20080219281 заявителя Mushroom Networks, опубл. 11.09.2008, известен способ формирования канала передачи данных, который заключается в разделении сессий между приемопередающими устройствами. Пакеты одной сессии могут быть распределены между одним или несколькими ППУ. Алгоритм распределения - раунд-робин (равномерное распределение выбора канала связи) или распределение, связанное с конфигурацией пропускной способности каналов. В данном известном способе осуществляется разделение графика взаимодействия IP оборудования между несколькими каналами связи. В основу метода заложены принципы разделения трафика на сессии на 4-ом сетевом уровне и передача сессии через один или несколько каналов связи.From U.S. Patent Application No. 2008,0219,281 to Mushroom Networks, publ. 09/11/2008, there is a known method of forming a data transmission channel, which consists in the separation of sessions between transceiver devices. Packages of one session can be distributed between one or more PUFs. The distribution algorithm is a round robin (uniform distribution of the choice of the communication channel) or distribution associated with the configuration of the channel capacity. In this known method, the schedule for the interaction of IP equipment is divided between several communication channels. The method is based on the principles of traffic separation for sessions at the 4th network level and the transmission of the session through one or more communication channels.
Недостатком описанного метода является низкая эффективность, что обусловлено невозможностью анализа параметров качества связи передающего канала и их изменения во времени, в условиях высокой волатильности характеристик каналов связи. Метод жестко привязывает сессию 4-го сетевого уровня к одному или нескольким каналам связи, что может приводить к полной остановке взаимодействия при полной деградации выбранных каналов, т.е. появлению больших задержек, с одной стороны, и не эффективному использованию не задействованных каналов, с другой.The disadvantage of the described method is its low efficiency, which is due to the inability to analyze the parameters of the communication quality of the transmitting channel and their changes in time, in conditions of high volatility of the characteristics of the communication channels. The method rigidly binds a session of the 4th network level to one or several communication channels, which can lead to a complete halt in the interaction with complete degradation of the selected channels, i.e. the appearance of large delays, on the one hand, and the inefficient use of unused channels, on the other.
Из описания к заявке на изобретение США №20080267184, заявителя Mushroom Networks, опубл. 30.10.2008, известен Способ формирования канала передачи данных, который расширяет способ, описанный в заявке US 20080219281 того же заявителя. Этот способ заключается в том, что на первом этапе (подготовительном) осуществляют поиск всех активных приемопередающих устройств (ППУ) передающей стороны, определяют тип каждого ППУ и его оператора связи, каждому выявленному активному ППУ присваивают IP адрес с образованием канала связи; на втором этапе поток данных, предназначенный для передачи, посредством конвертера приводят к внутреннему формату и делят на пакеты, а при необходимости и на сегменты пакетов, готовые пакеты помещают во входной буфер; на третьем этапе данные из входного буфера распределяют по активным ППУ передающей стороны и отправляют на принимающую сторону; на четвертом этапе на принимающей стороне осуществляют получение пакетов данных, а затем преобразуют данные из внутреннего в исходный формат с помощью конвертера.From the description of the application for US invention No.20080267184, the applicant Mushroom Networks, publ. 10/30/2008, there is a known method of forming a data transmission channel, which extends the method described in the application US 20080219281 of the same applicant. This method consists in the fact that at the first stage (preparatory) they search for all active transmitting and receiving devices (PPU) of the transmitting side, determine the type of each PPU and its communication operator, each identified active PPU is assigned an IP address with the formation of a communication channel; at the second stage, the data stream intended for transmission by means of a converter is converted to the internal format and divided into packets, and, if necessary, into packet segments, the finished packets are placed in the input buffer; at the third stage, the data from the input buffer is distributed over the active control units of the transmitting side and sent to the receiving side; in the fourth step, data packets are received on the receiving side, and then data is converted from the internal to the original format using a converter.
Данный аналог является наиболее близким к заявляемому способу формирования канала передачи данных.This analogue is the closest to the claimed method of forming a data transmission channel.
Стоит отметить то, что в ближайшем аналоге используют буфер на принимающей стороне, в котором хранят полученные пакеты данных для каждого канала связи. На передающую сторону с принимающей для каждого принятого пакета данных высылается подтверждение его получения, для передачи подтверждения используется тот же канал связи, что и для доставки пакетов с данными. При отсутствии подтверждения на передающей стороне, выполняется повторная передача не подтвержденного пакета данных.It is worth noting that in the closest analogue, a buffer is used on the receiving side, in which the received data packets for each communication channel are stored. On the transmitting side with the receiving side for each received data packet, confirmation of its receipt is sent, the same communication channel is used to transmit the confirmation as for the delivery of data packets. If there is no acknowledgment on the transmitting side, retransmission of the unconfirmed data packet is performed.
Такая реализация гарантированной доставки эффективно решает задачу устранения потери пакетов при передаче, но имеет ряд недостатков, которые будут проявляться при изменениях характеристик каналов передачи в прямом и обратном направлении. Так, при деградации обратного направления передачи, может возникнуть значительная задержка передачи подтверждений, которая приведет к повторной передаче пакетов данных, на которые не получено подтверждения, несмотря на то, что пакеты с данными были успешно доставлены.Such an implementation of guaranteed delivery effectively solves the problem of eliminating packet loss during transmission, but has a number of disadvantages that will appear when the characteristics of the transmission channels in the forward and reverse directions change. So, with the degradation of the reverse direction of transmission, there may be a significant delay in the transmission of confirmations, which will lead to the retransmission of data packets for which no confirmation has been received, despite the fact that the data packets have been successfully delivered.
Существенным недостатком ближайшего аналога является влияние деградации одного из каналов связи на эффективность использования остальных, так как при изменении параметров качества связи одного или нескольких каналов связи способ не позволяет оперативно перераспределять пакеты данных между каналами связи, в итоге канал связи, пропускная способность которого ухудшилась, оказывается перегружен данными, а канал связи, пропускная способность которого наоборот увеличилась, передает меньше данных, чем мог бы передавать. Ввиду описанных выше причин ближайший аналог (US 20080267184) не позволяет объединять и использовать с максимальной эффективностью все доступные каналы связи для передачи данных.A significant drawback of the closest analogue is the effect of the degradation of one of the communication channels on the efficiency of using the others, since when changing the quality parameters of one or several communication channels, the method does not allow to quickly redistribute data packets between communication channels, as a result, the communication channel, the throughput of which has deteriorated, is is overloaded with data, and a communication channel, the throughput of which, on the contrary, has increased, transfers less data than it could transmit. Due to the reasons described above, the closest analogue (US 20080267184) does not allow to combine and use with maximum efficiency all available communication channels for data transmission.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является создание способа формирования высокоскоростного канала передачи данных, позволяющего с максимально возможной эффективностью объединять и использовать все доступные каналы связи. При этом настоящее изобретение должно обеспечивать универсальность использования практически любых известных каналов связи, минимизацию задержек, максимально возможное использование полосы пропускания и исключение влияния деградации одного или нескольких каналов связи на эффективность использования остальных.The objective of the present invention is to provide a method of forming a high-speed data channel, allowing with the highest possible efficiency to combine and use all available communication channels. Moreover, the present invention should ensure the universality of the use of virtually any known communication channel, minimizing delays, maximizing the use of bandwidth and eliminating the influence of degradation of one or more communication channels on the efficiency of use of the rest.
Поставленная задача в способе формирования канала передачи данных, заключающемся в том, что на первом этапе осуществляют поиск всех активных приемо-передающих устройств (ППУ) передающей стороны, определяют тип каждого ППУ и его оператора связи, каждому выявленному активному ППУ присваивают IP адрес с образованием канала связи; на втором этапе поток данных, предназначенный для передачи, посредством конвертера приводят к внутреннему формату и делят на пакеты, а при необходимости и на сегменты пакетов, готовые пакеты помещают во входной буфер; на третьем этапе данные из входного буфера распределяют по активным ППУ передающей стороны и отправляют на принимающую сторону, на четвертом этапе на принимающей стороне осуществляют получение пакетов данных, а затем преобразуют данные из внутреннего в исходный формат с помощью конвертера; достигается тем, что на первом этапе для каждого ППУ задают набор индивидуальных настроек, необходимых для его оптимальной работы, включая параметры подключения к сети и допустимые параметры качества связи, и создают оконечное устройство (ОУ), в которое записывают упомянутые индивидуальные настройки и присвоенный IP адрес соответствующего ППУ, оконечные устройства объединяют между собой переключателем оконечных устройств; на третьем этапе из входного буфера данные передают на анализатор потоков передающей стороны, который производит анализ передаваемых данных и логически разделяет данные на потоки взаимодействия, определяемые по набору параметров отправителя, получателя и типа протокола взаимодействия, при этом анализатор потоков каждому из передаваемых пакетов задает режим обработки и требования по качеству передачи, затем отдельно для каждого из потоков взаимодействия посредством нумератора последовательно присваивают номера пакетам данных, а также номера сегментам пакетов при наличии таковых, после чего направляют пакеты данных на переключатель ОУ, посредством которого каждому из пакетов задают идентификатор пересылающего оконечного устройства (ОУ) и таким образом распределяют упомянутые пакеты по соответствующим ППУ; помимо этого, посредством генератора контрольных пакетов передающей стороны формируют контрольный пакет и передают его на Переключатель оконечных устройств, с помощью которого направляют упомянутый контрольный пакет по всем доступным каналам связи на принимающую сторону; на четвертом этапе, на принимающей стороне посредством декапсулятора разделяют принятый поток на контрольные пакеты и пакеты данных, причем контрольные пакеты направляют на обработчик контрольных пакетов принимающей стороны, а пакеты данных направляют на анализатор потоков принимающей стороны; посредством обработчика контрольных пакетов принимающей стороны для каждого канала связи выполняют измерения и вычисления параметров качества связи; посредством генератора контрольных пакетов принимающей стороны независимо от получения контрольного пакета с передающей стороны формируют встречный контрольный пакет, в который помещают сведения о параметрах качества связи каждого канала связи и направляют встречный контрольный пакет на передающую сторону; на пятом этапе после получения на передающей стороне, по меньшей мере одного встречного контрольного пакета посредством обработчика контрольных пакетов передающей стороны выделяют сведения о параметрах качества связи каждого из каналов связи и передают упомянутые сведения через генератор контрольных пакетов передающей стороны на переключатель ОУ, на последнем с учетом полученных сведений обновляют информацию по параметрам качества связи каждого из каналов связи и записывают эти параметры в соответствующие ОУ; затем с помощью переключателя оконечных устройств перераспределяют предназначенные для отправки пакеты данных с учетом изменения параметров качества связи каждого канала связи; при этом каналы связи, не отвечающие условиям параметров качества связи, заданных на первом этапе, исключают из распределения; через заданный промежуток времени после отправки предыдущего контрольного пакета на генераторе контрольных пакетов передающей стороны формируют очередной контрольный пакет; на анализаторе потоков принимающей стороны производят анализ полученных данных и логически разделяют данные на потоки взаимодействия, после чего потоки взаимодействия направляют на сортировщик, который упорядочивает полученные пакеты и направляет упорядоченные пакеты в сборщик, на котором осуществляют склейку сегментированных пакетов, при наличии таковых, после чего пакеты данных передают на конвертер, посредством которого восстанавливают исходный поток данных; таким образом формируют единый высокоскоростной канал передачи данных.The task in the method of forming a data transmission channel, which consists in the fact that at the first stage they search for all active transmitting and receiving devices (PPU) of the transmitting side, determine the type of each PPU and its communication operator, each identified active PPU is assigned an IP address with the formation of the channel communication; at the second stage, the data stream intended for transmission by means of a converter is converted to the internal format and divided into packets, and, if necessary, into packet segments, the finished packets are placed in the input buffer; at the third stage, the data from the input buffer is distributed over the active PUs of the transmitting side and sent to the receiving side, at the fourth stage, receiving data packets is received at the receiving side, and then the data is converted from the internal to the original format using a converter; is achieved by the fact that at the first stage for each control panel, a set of individual settings is set up necessary for its optimal operation, including network connection parameters and acceptable parameters for communication quality, and a terminal device (OS) is created in which the mentioned individual settings and the assigned IP address are written corresponding PPU, terminal devices are interconnected by a switch of terminal devices; at the third stage, the data is transferred from the input buffer to the transmitting stream analyzer, which analyzes the transmitted data and logically separates the data into interaction flows, determined by the set of parameters of the sender, receiver, and type of interaction protocol, while the stream analyzer sets the processing mode for each of the transmitted packets and requirements for the quality of transmission, then separately for each of the interaction flows, by means of a numbering device, sequentially assign numbers to data packets, and so the same numbers, if any, to the packet segments, after which the data packets are sent to the DT switch, by means of which each of the packets is assigned the identifier of the forwarding terminal device (DT) and, thus, the packets are distributed according to the corresponding control points; in addition, by means of the generator of control packets of the transmitting side, a control packet is generated and transmitted to the Switch of terminal devices, with the help of which the control packet is sent via all available communication channels to the receiving side; in the fourth step, on the receiving side, by means of a decapsulator, the received stream is divided into control packets and data packets, the control packets being sent to the receiving packet control processor, and the data packets being sent to the receiving flow analyzer; by means of the control packet processor of the receiving side, for each communication channel, measurements and calculation of communication quality parameters are performed; by means of the control packet generator of the receiving side, regardless of the receipt of the control packet from the transmitting side, a counter control packet is formed in which information about the communication quality parameters of each communication channel is placed and the counter control packet is sent to the transmitting side; at the fifth stage, after receiving at least one oncoming control packet on the transmitting side by means of the transmitting control packet control processor, information about the communication quality parameters of each communication channel is extracted and the information is transmitted via the transmitting side control packet generator to the op-amp switch, taking into account the latter the received information updates the information on the parameters of the communication quality of each of the communication channels and writes these parameters to the corresponding OS; then, using the switch of the terminal devices, the data packets intended for sending are redistributed taking into account changes in the communication quality parameters of each communication channel; at the same time, communication channels that do not meet the conditions of the communication quality parameters specified in the first stage are excluded from the distribution; after a specified period of time after sending the previous control packet, the next control packet is formed on the control packet generator of the transmitting side; on the flow analyzer of the receiving side, the analysis of the received data is carried out and the data are logically divided into interaction flows, after which the interaction flows are sent to the sorter, which organizes the received packets and sends the ordered packets to the collector, where they are glued segmented packets, if any, after which the packets data is transmitted to a converter, by means of which the original data stream is restored; thus form a single high-speed data channel.
Возможен вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому на пятом этапе при упорядочивании пакетов данных сортировщик направляет параллельно по всем каналам связи подтверждения о получении пакетов данных на нумератор передающей стороны, откуда утерянные пакеты данных повторно направляют на принимающую сторону, кроме того, в случае получения дублированного пакета на принимающей стороне, он удаляется сортировщиком в процессе упорядочивания полученных пакетов данных.An embodiment of the present invention is possible, according to which, in the fifth step, when ordering data packets, the sorter sends concurrently through all communication channels the receipt of data packets to the numbering of the transmitting side, from where the lost data packets are re-sent to the receiving side, in addition, in the case of receiving a duplicated packet on the receiving side, it is deleted by the sorter in the process of organizing the received data packets.
Возможен вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому на пятом этапе для каждого канала связи осуществляют разгон с целью увеличения его пропускной способности путем передачи большего количества пакетов данных за единицу времени, чем можно передать при расчетной скорости, полученной из контрольного пакета для этого канала связи.An embodiment of the present invention is possible, according to which, in the fifth step, acceleration is performed for each communication channel in order to increase its throughput by transmitting more data packets per unit time than can be transmitted at the calculated speed obtained from the control packet for this communication channel.
Возможен вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому на пятом этапе для каждого канала связи осуществляют резервирование пропускной способности, поддерживая набранную скорость, путем передачи такого количества пакетов данных за единицу времени, которое можно передать при расчетной скорости, полученной из контрольного пакета для этого канала связи, а для обеспечения наличия достаточного количества пакетов данных дублируют пакеты данных, предназначенные для передачи.An embodiment of the present invention is possible, according to which, in the fifth step, bandwidth is backed up for each communication channel, maintaining the gained speed, by transmitting as many data packets per unit of time that can be transmitted at the calculated speed obtained from the control packet for this communication channel, and to ensure the availability of a sufficient number of data packets duplicate data packets intended for transmission.
Заявляемый способ допускает использование следующих проводных и беспроводных ППУ: LTE модем, GSM модем, CDMA модем, WIFI модуль, спутниковый модем, оптический модем, ADSL модем, Ethernet модем. Способ не исключает и использование других типов ППУ.The inventive method allows the use of the following wired and wireless control panels: LTE modem, GSM modem, CDMA modem, WIFI module, satellite modem, optical modem, ADSL modem, Ethernet modem. The method does not exclude the use of other types of foam.
Заявляемый способ динамически распределяет данные сетевого уровня взаимодействия между всеми каналами связи в соответствии с их актуальными характеристиками, что гарантирует эффективность использования полосы пропускания каждого канала связи и позволяет достигать минимальных задержек при передаче данных. Кроме того, способ является универсальным и позволяет использовать практически все возможные типы каналов связи.The inventive method dynamically distributes the data of the network level of interaction between all communication channels in accordance with their current characteristics, which guarantees the efficient use of the bandwidth of each communication channel and allows to achieve minimal delays in data transmission. In addition, the method is universal and allows you to use almost all possible types of communication channels.
Перечень поясняющих фигурThe list of explanatory figures
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется фигурами, где:The technical essence of the proposed technical solution is illustrated by figures, where:
Фиг.1. Процесс обработки пакетов данных на передающей стороне перед их отправкой.Figure 1. The process of processing data packets on the transmitting side before sending them.
Фиг.2. Процесс обработки пакетов данных после их приема на принимающей стороне.Figure 2. The process of processing data packets after receiving them on the receiving side.
Фиг.3. Схема процесса распределения пакетов.Figure 3. Diagram of the process of packet distribution.
Фиг.4. Схема процесса сборки пакетов сортировщиком в исходный поток взаимодействия.Figure 4. A diagram of the process of assembling packages by the sorter into the initial interaction flow.
Фиг.5. Применение предлагаемого способа на примере АПК Datacrosser.Figure 5. The application of the proposed method on the example of the agricultural industry Datacrosser.
Фиг.6. Схема преобразования потоков данных в процессе их передачи через АПК Datacrosser.6. The scheme for converting data streams in the process of their transmission through the Datacrosser APK
Фиг.7. Процесс обработки пакетов данных перед их отправкой на передающей стороне с подтверждением доставки.7. The process of processing data packets before sending them to the transmitting side with delivery confirmation.
Фиг.8. Процесс обработки пакетов данных после их приема на принимающей стороне с подтверждением доставки.Fig. 8. The process of processing data packets after receiving them at the receiving side with delivery confirmation.
Перечень позиций:The list of positions:
10 - входной поток данных;10 - input data stream;
12 - поток подготовленных пакетов данных;12 - stream of prepared data packets;
14 - исходящий поток (то, что направляется с передающей стороны на принимающую сторону);14 - outgoing stream (that is sent from the transmitting side to the receiving side);
16 - контрольные пакеты, подготовленные к передаче с передающей стороны на принимающую сторону;16 - control packets prepared for transmission from the transmitting side to the receiving side;
17 - контрольные пакеты 27, принятые на передающей стороне;17 -
18 - служебные пакеты-подтверждения, полученные на передающей стороне, соответствуют служебным пакетам-подтверждениям 28, направленным с принимающей стороны;18 - service acknowledgment packets received on the transmitting side correspond to
19 - данные о параметрах качества связи каждого из каналов связи, поступающие от обработчика контрольных пакетов передающей стороны 170 на переключатель оконечных устройств 135;19 - data on the quality parameters of the communication of each of the communication channels received from the processor of the control packets of the transmitting
110 - конвертер;110 - converter;
115 - входной буфер;115 - input buffer;
120 - анализатор потоков передающей стороны;120 — transmitting side flow analyzer;
125 - нумератор;125 - numbering;
130 - инкапсулятор;130 - encapsulator;
135 - переключатель оконечных устройств;135 - terminal switch;
140i - оконечное устройство (где i соответствует номеру ППУ от 1 до N, например: 1401, 1402, …, 140N);140 i - terminal device (where i corresponds to the control panel number from 1 to N, for example: 140 1 , 140 2 , ..., 140 N );
150i - драйвер ППУ (где i соответствует номеру ППУ от 1 до N, например: 1501, 1502, …, 150N);150 i - PPU driver (where i corresponds to the PPU number from 1 to N, for example: 150 1 , 150 2 , ..., 150 N );
160i - приемо-передающее устройство (ППУ) (где i соответствует номеру ППУ от 1 до N, например: 1601, 1602, …, 160N);160 i - transceiver (PPU) (where i corresponds to the number of the PPU from 1 to N, for example: 160 1 , 160 2 , ..., 160 N );
170 - обработчик контрольных пакетов передающей стороны;170 - processor control packets of the transmitting side;
180 - генератор контрольных пакетов на передающей стороне;180 - a generator of control packets on the transmitting side;
20 - принятый поток инкапсулированных данных и контрольных пакетов;20 is a received stream of encapsulated data and control packets;
23 - принятый поток декапсулированных данных во внутреннем формате;23 - received stream of decapsulated data in the internal format;
23i - принятый поток декапсулированных данных во внутреннем формате, полученный от соответствующего приемо-передающего устройства (ППУ), где i соответствует номеру ППУ от 1 до N, например: 231, 232, …, 23N;23 i is the received stream of decapsulated data in the internal format received from the corresponding transceiver (PPU), where i corresponds to the number of the PPU from 1 to N, for example: 23 1 , 23 2 , ..., 23 N ;
24 - поток взаимодействия;24 - flow of interaction;
25 - восстановленный поток данных;25 - restored data stream;
26 - контрольные пакеты, полученные на принимающей стороне;26 - control packets received on the receiving side;
27 - контрольные пакеты, отправленные с принимающей стороны на передающую сторону;27 - control packets sent from the receiving side to the transmitting side;
28 - служебные пакеты-подтверждения, отправляемые с принимающей стороны на передающую сторону;28 - service confirmation packets sent from the receiving side to the transmitting side;
210 - декапсулятор;210 - decapsulator;
220 - анализатор потоков принимающей стороны;220 - host flow analyzer;
230 - сортировщик;230 - sorter;
240 - сборщик;240 - collector;
250 - конвертер;250 - converter;
270 - обработчик контрольных пакетов принимающей стороны;270 — receiver packet control processor;
280 - генератор контрольных пакетов принимающей стороны;280 — host control packet generator;
520 - мобильный шлюз (Клиентская часть АПК);520 - mobile gateway (client part of the agro-industrial complex);
530 - оператор передачи данных (провайдер сотовой связи, провайдер спутниковой связи или провайдер Wi-Fi связи);530 - data transfer operator (cellular provider, satellite provider or Wi-Fi connection provider);
550 - сервер (Серверная часть АПК);550 - server (server part of the agro-industrial complex);
61 - аналоговый видеосигнал;61 - analog video signal;
62 - цифровой видеопоток MPEG2TS;62 - MPEG2TS digital video stream;
63 - подготовленный к передаче поток видеоданных, инкапсулированный в пакеты UDP;63 — video stream prepared for transmission encapsulated in UDP packets;
64 - принимаемый поток видеоданных, инкапсулированный в пакеты UDP;64 — received video stream encapsulated in UDP packets;
65 - поток видеоданных MPEG2TS;65 is a video stream of MPEG2TS;
66 - поток видеоданных, предоставляемый видеосервером по протоколу RTSP или RTMP;66 - video stream provided by a video server via RTSP or RTMP;
67 - подготовленный к передаче поток видеоданных, инкапсулированный в пакеты UDP, передаваемый в режиме с подтверждением;67 - video stream prepared for transmission encapsulated in UDP packets transmitted in acknowledged mode;
68 - принимаемый поток видеоданных, инкапсулированный в пакеты UDP, передаваемый в режиме с подтверждением;68 — received video stream encapsulated in UDP packets transmitted in acknowledged mode;
69 - потоки взаимодействия с мобильными клиентскими устройствами по протоколу TCP/IP;69 - flows of interaction with mobile client devices via TCP / IP;
600 - аналоговая видеокамера;600 - an analog video camera;
605 - мобильное клиентское устройство;605 — a mobile client device;
610 - видеокодер;610 - video encoder;
620 - видеосервер;620 - video server;
630 - DHCP-сервер;630 - DHCP server;
690 - локальная сеть (IP оборудование и сервисы в сети мобильного шлюза);690 - local area network (IP equipment and services in the network of a mobile gateway);
70 - взаимодействие с мобильными клиентскими устройствами по протоколу DHCP;70 - interaction with mobile client devices via DHCP;
71 - выходные потоки взаимодействия.71 - output streams of interaction.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ формирования канала передачи данных, заключающийся в том, что на первом этапе осуществляют поиск всех активных приемо-передающих устройств (ППУ) передающей стороны.The method of forming a data transmission channel, which consists in the fact that at the first stage they search for all active transceivers (PPU) of the transmitting side.
Поиск имеющихся ППУ 160i (где i от 1 до N, а N - это общее количество ППУ) передающей стороны выполняют путем контроля состояния всех внутренних и внешних интерфейсных разъемов (портов). Найденные ППУ проверяют средствами операционной системы и драйверов ППУ 150i на готовность к работе, таким образом, выявляя активные ППУ.The search for available PUFs 160 i (where i is from 1 to N, and N is the total number of PUFs) of the transmitting side is performed by monitoring the status of all internal and external interface connectors (ports). Found PPUs are checked by means of the operating system and drivers PPU 150 i for readiness for work, thus identifying active PSUs.
Определяют тип каждого ППУ 160i (где i от 1 до N, а N - это общее количество ППУ) и его оператора связи.The type of each PPU 160 i is determined (where i is from 1 to N, and N is the total number of PPU) and its communication operator.
В качестве ППУ 160i могут быть использованы как проводные, так и беспроводные типы устройств передачи данных, например LTE модем, GSM модем, CDMA модем, WIFI модуль, спутниковый модем, Ethernet модем, ADSL модем, оптический модем. Под оператором связи понимается соответствующий поставщик услуг передачи данных для каждого типа ППУ.As the PUF 160 i , both wired and wireless types of data transmission devices can be used, for example, LTE modem, GSM modem, CDMA modem, WIFI module, satellite modem, Ethernet modem, ADSL modem, optical modem. A telecom operator is understood as the corresponding data transmission service provider for each type of ISP.
На передающей стороне могут быть использованы несколько устройств передачи данных одного типа, возможны любые комбинации, однако предпочтительнее иметь ППУ 160i различных типов для повышения универсальности работы в различных условиях.On the transmitting side, several data transmission devices of the same type can be used, any combinations are possible, however it is preferable to have PPU 160 i of various types to increase the universality of work in various conditions.
Каждому выявленному активному ППУ 160i присваивают IP адрес с образованием канала связи.Each identified active PPU 160 i is assigned an IP address with the formation of a communication channel.
Подготовительные работы с ППУ 160i считаются законченными после получения ППУ 160i IP-адреса в той сети, которая предоставляет услуги связи для соответствующего ППУ 160i. Под предоставляющими услуги связи для ППУ сетями понимаются: для WiFi и Ethernet - доступные для подключения локальные компьютерные сети, для 3G/4G, CDMA и других модемов сотовой связи - сети операторов сотовой связи, для спутниковых модемов - сети спутниковой связи и т.д.Preparatory work with the PUF 160 i is considered completed after receiving the PUF 160 i IP address in the network that provides communication services for the corresponding PUF 160 i . The networks that provide communication services for PPU are understood as: for WiFi and Ethernet - local computer networks available for connection, for 3G / 4G, CDMA and other cellular modems - networks of mobile operators, for satellite modems - satellite networks, etc.
Для каждого ППУ 160i задают набор индивидуальных настроек, необходимых для его оптимальной работы, включая параметры подключения к сети и допустимые параметры качества связи, где параметрами подключения к сети, например для модемов сотовых операторов являются: режим подключения к сети - один из: GPRS, EDGE, WCDMA, LTE, и имя точки доступа к сети.For each PPU 160 i, a set of individual settings is set that is necessary for its optimal operation, including network connection parameters and acceptable parameters for communication quality, where network connection parameters, for example for modems of cellular operators, are: network connection mode - one of: GPRS, EDGE, WCDMA, LTE, and the name of the network access point.
Качество связи определяется четырьмя параметрами:Communication quality is determined by four parameters:
- Полоса пропускания (Bandwidth), описывает пропускную способность среды передачи информации, определяет ширину канала. Измеряется в bit/s (bps), kbit/s (Kbps), Mbit/s (Mbps), Gbit/s (Gbps).- Bandwidth (Bandwidth), describes the bandwidth of the transmission medium, determines the width of the channel. Measured in bit / s (bps), kbit / s (Kbps), Mbit / s (Mbps), Gbit / s (Gbps).
- Задержка при передаче пакета (Delay), измеряется в миллисекундах.- Delay in packet transmission (Delay), measured in milliseconds.
- Колебания (дрожание) задержки при передаче пакетов - джиттер.- Oscillations (jitter) of delay in transmission of packets - jitter.
- Потеря пакетов (Packet loss). Определяет количество пакетов, потерянных в сети во время передачи.- Packet loss. Determines the number of packets lost on the network during transmission.
Допустимые параметры для каждого из ППУ 160i задаются пользователем системы в зависимости от типа решаемой прикладной задачи и заключаются в выставлении следующих параметров на передающей и принимающей сторонах:Allowable parameters for each of the PPU 160 i are set by the user of the system depending on the type of application being solved and consist in setting the following parameters on the transmitting and receiving sides:
- максимальное время ожидания пакета на принимающей стороне;- maximum packet waiting time on the receiving side;
- максимальное время ожидания пакета-подтверждения о доставке;- maximum waiting time for a delivery confirmation packet;
- количество повторных отправок пакета;- the number of packet retransmissions;
- размер входного буфера;- size of the input buffer;
- возможность использования дублирования пакетов;- the ability to use packet duplication;
- допустимые значения минимальной скорости передачи;- permissible values of the minimum transmission rate;
- допустимые значения максимальных задержек и джиггера при передаче для различных типов используемых ППУ и операторов связи.- permissible values of the maximum delays and jigger during transmission for various types of used PPU and telecom operators.
Приоритет временных характеристик (низкое допустимое время ожидания, отключение доставки с подтверждением, ужесточение требований к задержкам и джиттеру) - рекомендуется для решения задач, для которых наиболее важна реализация передачи пакетов данных с минимальными задержками, но с учетом возможности потери части пакетов при передаче. Пример использования данного режима - передача потоковых видео и аудио данных.Priority of time characteristics (low allowable waiting time, delivery shutdown with confirmation, tightening the requirements for delays and jitter) is recommended for solving problems for which the implementation of data packet transmission with minimal delays is most important, but taking into account the possibility of losing some of the packets during transmission. An example of using this mode is the transmission of streaming video and audio data.
Приоритет качественных характеристик (использование доставки с подтверждением, увеличение размера буфера и допустимого времени ожидания, смягчение требований к задержкам и джиттеру) - рекомендуется для решения задач, для которых наиболее важна гарантированная передача всех пакетов данных, с учетом возможного увеличения задержек при передаче. Пример использования данного режима - передача данных по протоколам HTTP, HTTPS, FTP и т.д.The priority of quality characteristics (using delivery with acknowledgment, increasing the size of the buffer and the acceptable waiting time, mitigating the requirements for delays and jitter) is recommended for solving problems for which guaranteed transmission of all data packets is most important, taking into account a possible increase in transmission delays. An example of using this mode is data transfer via HTTP, HTTPS, FTP, etc.
Под оптимальным режимом работы понимается режим работы ППУ, при котором ППУ обеспечивает максимальную скорость передачи и минимальные задержки при передаче в текущих условиях.The optimal mode of operation refers to the mode of operation of the PUF, in which the PUF provides the maximum transmission speed and minimum delay in transmission under current conditions.
Для каждого ППУ 160i создают оконечное устройство (ОУ) 140i, в которое записывают упомянутые индивидуальные настройки и присвоенный IP адрес соответствующего ППУ 160i, оконечные устройства объединяют между собой переключателем оконечных устройств 135.For each PUF 160 i , a terminal device (OS) 140 i is created , into which the mentioned individual settings and the assigned IP address of the corresponding PUF 160 i are written, the terminal devices are interconnected by a
Оконечное устройство 140i представляет собой логическую сущность для организации передачи и приема пакетов данных, через каждое ППУ 160i и хранения данных о ППУ 160i (настройки, режим работы, статистика по переданным и полученным данным и т.д.)The
На втором этапе поток данных 10, предназначенный для передачи, посредством конвертера 110 приводят к внутреннему формату и делят на пакеты, а при необходимости и на сегменты пакетов, готовые пакеты помещают во входной буфер 115.At the second stage, the
Под «потоком данных» 10 подразумевается предназначенная для отправки совокупность потоков IP пакетов различных потребителей и получателей данных, использующих протоколы передачи данных не ниже сетевого уровня (см. сетевую модель OSI).By “data stream” 10 is meant a set of streams of IP packets intended for sending from various consumers and data recipients using data transfer protocols no lower than the network level (see OSI network model).
Пакет данных, приведенный к внутреннему формату, содержит в себе как оригинальный IP пакет, так и логическую структуру для хранения набора служебной информации, добавляемой впоследствии нумератором 125 для организации процесса пересылки данных: номер пакета, номер сегмента пакета, флаги обработки и идентификатор пересылающего ППУ.The data packet reduced to the internal format contains both the original IP packet and the logical structure for storing a set of service information, which is subsequently added by the
Для ожидания дальнейшей обработки Конвертер 110 помещает готовые пакеты внутреннего формата во входной буфер 115.To wait for further processing,
Входной буфер 115 используется передающей стороной для компенсации случайных задержек при передаче через ППУ 160i пакетов данных, возникающих при ухудшении или потере связи отдельными ППУ 160i. Тип используемого буфера - FIFO. Во входной буфер 115 пакеты входного потока 10 помещает Конвертер 110, после их конвертации во внутренний формат.The
Анализатор потоков 120 последовательно вычитывает пакеты данных из входного буфера 115, после чего логически разделяет принимаемый для отправки поток IP пакетов на потоки взаимодействия, которые определяются по уникальному набору параметров: сочетанию пары адресов и портов отправителя и получателя, а также типу используемого протокола (далее - «поток взаимодействия»). Для выделенных потоков взаимодействия анализатор потоков 120 производит анализ передаваемых данных (используемый тип данных, протокол, порт и т.д.) и выставляет флаги обработки: флаг необходимости дублирования, отправки подтверждения после приема пакета и т.д.
Затем отдельно для каждого из потоков взаимодействия посредством нумератора 125 последовательно присваивают номера пакетам данных, и номера сегментам пакетов, при наличии таковых.Then, separately for each of the interaction flows, by means of the
После чего нумератор направляет пакеты данных на переключатель ОУ 135, посредством которого каждому из пакетов задают идентификатор пересылающего оконечного устройства 140i (ОУ) и таким образом распределяют упомянутые пакеты по соответствующим ППУ 160i для отправки на принимающую сторону.After that, the numbering device directs the data packets to the switch of the op-
Для отправки через ППУ 160i подготовленных пакетов данных 12, переключатель оконечных устройств 135 выбирает одно ППУ 160i из совокупности активных (работающих в данный момент) (см. Фиг.3).To send
После окончания процедуры выбора пакет передается в Оконечное устройство 140i (далее - ОУ), соответствующее выбранному ППУ 160i. Пакет из ОУ 140i передается в драйвер ППУ 150i и далее в ППУ 160i, которое передает его на принимающую сторону. Общее количество пакетов, передаваемых Переключателем оконечных устройств 135 всем работоспособным ОУ 140i в единицу времени, вычисляется в процессе адаптации скорости передачи данных в соответствии с актуальными суммарными характеристиками каналов передачи данных всех работоспособных ОУ.After the selection procedure is completed, the packet is transmitted to the Terminal device 140 i (hereinafter - the DT), corresponding to the selected PPU 160 i . The package from the
Инкапсулятор 130 производит упаковку (инкапсуляцию) пакетов внутреннего формата в пакеты UDP протокола.
Контроль качества используемых каналов связи производится путем регулярной генерации, отправки и замеров времени прохождения контрольных пакетов от передающей стороны к приемной и обратно для каждого ОУ 140i. Создаваемые (см. Фиг.1) генератором контрольных пакетов 180 и отправляемые через ОУ 140i контрольные пакеты 16 содержат сводную информацию по всем ОУ, для каждого ОУ это следующая информация: идентификатор ОУ, время отправки и объем данных, полученных через ОУ с момента отправки предыдущего контрольного пакета.The quality control of the used communication channels is carried out by regularly generating, sending and measuring the transit time of control packets from the transmitting side to the receiving side and back for each
Посредством генератора контрольных пакетов 180 передающей стороны формируют контрольный пакет 16 и передают его на Переключатель оконечных устройств 135, с помощью которого направляют упомянутый контрольный пакет 16 по всем доступным каналам связи на принимающую сторону.By means of the
На четвертом этапе на принимающей стороне осуществляют получение пакетов, их обработку, а также анализ параметров каналов передачи данных.At the fourth stage, the receiving side receives packets, processes them, and also analyzes the parameters of the data transmission channels.
Принятый поток инкапсулированных данных и контрольных пакетов 20 обрабатывает декапсулятор 210 (см. Фиг.2), извлекая пакеты внутреннего формата из полученных UDP-пакетов и разделяя их на контрольные пакеты и пакеты данных.The received stream of encapsulated data and
Декапсулятор 210 направляет контрольные пакеты 26 в обработчик контрольных пакетов принимающей стороны 270, а пакеты данных направляет в анализатор потоков принимающей стороны 220.The
Посредством обработчика контрольных пакетов принимающей стороны 270 для каждого канала связи выполняют измерения и вычисления параметров качества связи, как минимум данные параметры включают в себя значения скорости и задержки передачи данных.By means of the control packet processor of the receiving
Посредством генератора контрольных пакетов принимающей стороны 280 независимо от получения контрольного пакета 26 с передающей стороны формируют встречный контрольный пакет 27, в который помещают сведения о параметрах качества связи каждого канала связи и направляют встречный контрольный пакет 27 на передающую сторону.By means of the control packet generator of the receiving
По параметру «время отправки» Обработчик контрольных пакетов 270 на принимающей стороне (см. Фиг.2) вычисляет задержку прохождения контрольного пакета 16. Генератор контрольных пакетов на принимающей стороне 280 создает аналогичный контрольный пакет 27, который содержит вычисленные Обработчиком контрольных пакетов принимающей стороны 270 значения задержки и информацию об объеме полученных от ОУ 140i данных с момента предыдущего замера, после чего контрольный пакет 27 направляют обратно на передающую сторону, а именно на соответствующий обработчик контрольных пакетов передающей стороны 170.Using the “send time” parameter, the
На пятом этапе после получения, по меньшей мере, одного встречного контрольного пакета, посредством обработчика контрольных пакетов 170 передающей стороны выделяют сведения (данные) о параметрах качества связи 19 каждого из каналов связи и передают упомянутые сведения через генератор контрольных пакетов передающей стороны 170 на переключатель ОУ 135. На последнем с учетом полученных сведений обновляют информацию по параметрам качества связи каждого из каналов связи и записывают эти параметры в соответствующие ОУ 140i.In the fifth stage, after receiving at least one counter control packet, information (data) about the
Затем с помощью переключателя оконечных устройств 135 перераспределяют предназначенные для отправки пакеты данных с учетом изменения параметров качества связи каждого канала связи.Then, using the switch of the
При этом каналы связи, не отвечающие условиям заданных параметров качества связи, исключают из распределения. При этом ранее исключенные из распределения каналы связи, восстановившие свои характеристики, включают в распределение.Moreover, communication channels that do not meet the conditions of the specified parameters of communication quality are excluded from the distribution. In this case, the communication channels that were previously excluded from the distribution and have restored their characteristics are included in the distribution.
Распределение пакетов данных по активным каналам производится на основе результатов контроля качества каналов связи. Основной критерий выбора ОУ 140i - максимальная вероятность прохождения отправляемого пакета с минимальными задержками. Для реализации такого выбора создается список активных ОУ, из которого отбрасываются ОУ 140i, не соответствующие критериям качества. Используемые для селекции ОУ 140i параметры качества связи измеряют и вычисляют по результату обработки контрольных пакетов 17, полученных с принимающей стороны. После селекции в списке остаются ОУ 140i, обеспечивающие передачу данных с допустимой задержкой и джиттером. На основе списка ОУ 140i с подходящими для передачи характеристиками. Переключателем оконечных устройств 135 проводится вероятностное распределение пакетов данных по каналам передачи данных, при этом вероятность передачи пакета данных через ОУ прямо пропорциональна качеству канала связи, формируемого ОУ.Distribution of data packets on active channels is based on the results of quality control of communication channels. The main selection criterion for
Через заданный промежуток времени после отправки предыдущего контрольного пакета на генераторе контрольных пакетов передающей стороны формируют очередной контрольный пакет.After a specified period of time after sending the previous control packet on the control packet generator of the transmitting side, the next control packet is formed.
Для успешного восстановления исходного потока данных количество используемых при упорядочивании буферов должно равняться количеству передаваемых потоков.To successfully restore the original data stream, the number of buffers used in ordering should be equal to the number of streams transferred.
На анализаторе потоков 220 принимающей стороны производят анализ полученных данных и логически разделяют данные на потоки взаимодействия 24, после чего потоки взаимодействия 24 направляют на сортировщик 230. Анализатор потоков принимающей стороны 220 проверяет приходящие пакеты на принадлежность к уже обрабатываемым потокам взаимодействия и в случае, если соответствующий поток не найден, производит инициализацию нового буфера в Сортировщике 230.On the
Сортировщик 230 упорядочивает полученные пакеты и направляет упорядоченные пакеты в сборщик 240, на котором осуществляют склейку сегментированных пакетов, при наличии таковых, после чего пакеты данных передают на конвертер 250, посредством которого восстанавливают исходный поток данных; таким образом формируют единый высокоскоростной канал передачи данных.
Сортировщик 230 производит упорядочивание пакетов из принятого потока 23 по выставленным при отправке номерам в потоки взаимодействия 24 (см. Фиг.2). Упорядочивание производится путем выборки пакетов из поступающих от ППУ 160i потоков данных 23i и выстраивания в буфере выбранных пакетов в исходной последовательности потока взаимодействия 24 (см. Фиг.4).
Из сортировщика 230 поток взаимодействия 24 передают на сборщик 240. Сборщик 240 осуществляет склейку пакетов, сегментированных перед передачей и передает их в конвертер 250.From the
Посредством конвертера 250 производят преобразование упорядоченных пакетов из внутреннего в исходный формат и передают восстановленный поток данных 25 получателям на указанные в пакетах IP адреса и порты.Using the
Возможен вариант исполнения изобретения, где на пятом этапе при упорядочивании пакетов данных сортировщик направляет параллельно по всем каналам связи подтверждения о получении пакетов данных на нумератор передающей стороны, откуда утерянные пакеты данных повторно направляют на принимающую сторону, кроме того, в случае получения дублированного пакета на принимающей стороне, он удаляется сортировщиком в процессе упорядочивания полученных пакетов данных.An embodiment of the invention is possible where, in the fifth step, when ordering data packets, the sorter sends concurrently through all communication channels the acknowledgment of receipt of data packets to the numbering of the transmitting side, from where the lost data packets are re-sent to the receiving side, in addition, in the case of receiving a duplicated packet on the receiving side side, it is deleted by the sorter in the process of organizing the received data packets.
Повторная отправка утерянных при пересылке пакетов используется для отдельных типов пересылаемых данных и регулируется флагом необходимости отправки подтверждения после приема пакета, который выставляется Анализатором потоков 120. При обработке отправляемого пакета с данным флагом. Нумератор 125 помещает копию пакета в свой внутренний буфер, с указанием времени отправки пакета. Сортировщик 230 принимающей стороны (см. Фиг.7, Фиг.8) при получении пакета с указанным флагом формирует и отправляет на передающую сторону служебный пакет-подтверждение 28 с идентификаторами потока взаимодействия и полученного пакета. Для увеличения вероятности и минимизации задержки получения, пакет-подтверждение 28 отправляется параллельно по всем каналам, формируемым ОУ на передающую сторону. На передающей стороне полученный пакет-подтверждение 18 (соответствует отправленному пакету-подтверждению 28) передают на нумератор 125. При получении подтверждения о доставке Нумератор 125 считает сохраненный пакет успешно доставленным и удаляет его из своего буфера. На основе сохраненного времени отправки пакета Нумератор 125 вычисляет время ожидания пакета-подтверждения и, если время ожидания пакета-подтверждения превышает допустимое время ожидания, определяемое в конфигурации параметров потока, Нумератор 125 производит повторную отправку пакета. Общее количество повторных отправок также указывается в параметрах, так как зависит от допустимых задержек при передаче данных.The re-sending of packets lost during forwarding is used for individual types of data being forwarded and is regulated by the flag of the need to send confirmation after receiving the packet, which is set by
Возможен вариант, когда на пятом этапе для каждого канала связи осуществляют разгон с целью увеличения его пропускной способности путем передачи большего количества пакетов данных за единицу времени, чем можно передать при расчетной скорости, полученной из контрольного пакета для этого канала связи. Под разгоном понимается запрос дополнительных ресурсов передающей среды с целью увеличения пропускной способности канала связи. Запрос дополнительных ресурсов реализуется путем перегрузки канала связи, т.е. попытки передачи большего количества пакетов данных за единицу времени, чем можно передать при расчетной скорости.It is possible that in the fifth stage, overclocking is performed for each communication channel in order to increase its throughput by transmitting more data packets per unit time than can be transmitted at the calculated speed obtained from the control packet for this communication channel. Overclocking is understood as a request for additional resources of the transmission medium in order to increase the throughput of the communication channel. The request for additional resources is implemented by overloading the communication channel, i.e. Attempts to transmit more data packets per unit of time than can be transmitted at design speed.
Разгон канала производится путем постоянных попыток увеличения текущей пропускной способности канала, формируемого ПНУ 160i (см. Фиг.1), путем выдачи в соответствующее ОУ 140i большего количества данных, чем ПНУ 160i передает в текущий момент. В случае, если каналообразующее оборудование имеет резерв пропускной способности, оно увеличивает ширину канала, компенсируя увеличившуюся нагрузку на канал. Данный способ разгона канала показывает хорошие результаты для всех типов ППУ 160i, работающих в разделяемой среде передачи данных (Ethernet, WiFi, 3G/4G).The channel is overclocked by constant attempts to increase the current channel capacity generated by the PND 160 i (see FIG. 1) by issuing more data to the
Для реализации описанного способа Переключатель оконечных устройств 135 получает прогнозируемую общую скорость исходящего потока умножением вычисленной на основе анализа полученных с принимающей стороны контрольных пакетов текущей суммарной скорости передачи используемых ППУ 160i на величину настраиваемого параметра «коэффициент разгона».To implement the described method, the
В процессе вероятностного распределения пакетов полученная прогнозируемая скорость исходящего потока используется Переключателем оконечных устройств 135 как верхняя граница суммарной скорости передачи пакетов в ОУ 140i.In the process of probabilistic distribution of packets, the obtained predicted speed of the outgoing stream is used by the
При использовании описываемой методики разгона канала рано или поздно возникает ситуация, когда канал связи, формируемый ППУ 160i, не может справится с возросшей нагрузкой и скорость передачи данных через данное ППУ 160i начинает снижаться. В данном случае происходит увеличение времени ожидания отправки пакетов данных во внутреннем буфере ППУ 160i и во Входном буфере 115, превышение максимально допустимой задержки при передаче пакетов данных и, как следствие, потери пакетов при передаче. Для раннего отслеживания подобных ситуаций и минимизации их последствий, в ОУ 140i хранится история изменений значений скорости отправки через соответствующее ППУ 160i. На основе этой информации Переключатель оконечных устройств 135 вычисляет разность значений между текущим и предыдущим значениями скорости канала и если значение разности оказывается ниже нуля - корректирует вычисленную на основании прохождения контрольных пакетов скорость ППУ 160i на величину разности. При этом коррекция не опускает скорректированное значение скорости ниже конфигурационного параметра, определяющего минимальную скорость для данного типа ППУ 160i.When using the described channel acceleration technique, sooner or later a situation arises when the communication channel formed by the PPU 160 i cannot cope with the increased load and the data transfer rate through this PPU 160 i starts to decrease. In this case, there is an increase in the waiting time for sending data packets in the internal buffer of the PPU 160 i and in the
Возможен так же вариант, что на пятом этапе для каждого канала связи осуществляют резервирование пропускной способности, поддерживая набранную скорость, путем передачи такого количества пакетов данных за единицу времени, которое можно передать при расчетной скорости, полученной из контрольного пакета для этого канала связи. Для обеспечения наличия достаточного количества пакетов данных дублируют пакеты данных, предназначенные для передачи (частично или полностью в зависимости от ширины канала связи и количества пакетов данных для передачи). При этом дополнительно увеличивают надежность и скорость передачи данных.It is also possible that at the fifth stage, for each communication channel, bandwidth is backed up, maintaining the gained speed, by transmitting as many data packets per unit of time that can be transmitted at the calculated speed obtained from the control packet for this communication channel. To ensure the availability of a sufficient number of data packets, data packets intended for transmission are duplicated (partially or completely depending on the communication channel width and the number of data packets for transmission). At the same time, they further increase the reliability and speed of data transfer.
Принятие решения о возможности дублирования передаваемых пакетов данных для автоматического включения и выключения процесса дублирования производится Переключателем оконечных устройств 135 путем сравнения скоростей входного потока 10 и прогнозируемой общей скорости исходящего потока 14. В случае, если прогнозируемая общая скорость превышает входящую не менее чем на 10% и у отправляемого пакета выставлен флаг необходимости дублирования Переключатель оконечных устройств 135 принимает положительное решение о возможности использования дублирования. При этом вероятность дублирования пакета, имеющего выставленный флаг дублирования, пропорциональна превышению прогнозируемой общей скорости исходящего потока над входящей скоростью.The decision on the possibility of duplication of the transmitted data packets for automatic switching on and off of the duplication process is performed by the
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Описанный способ формирования отказоустойчивого, широкополосного и высоконадежного канала связи достаточен для реализации системы, обеспечивающей формирование одностороннего канала связи, который может использоваться для передачи данных по протоколу UDP. Пример применения такого канала - передача видеосигнала с аналоговой камеры видеонаблюдения, находящейся на удаленном или движущемся объекте.The described method of forming a fault-tolerant, broadband and highly reliable communication channel is sufficient to implement a system that provides the formation of a one-way communication channel that can be used to transmit data via UDP. An example of the use of such a channel is the transmission of a video signal from an analog surveillance camera located on a remote or moving object.
Для формирования канала связи с двухсторонней передачей данных описанным выше способом, следует расположить приемные и передающие части симметрично с обеих сторон канала. Примеры применения подобного канала связи - обеспечение работы системы видеоконференцсвязи на движущемся объекте, предоставление высокоскоростного доступа к ресурсам локальной (глобальной) компьютерной сети с мобильного компьютера (ноутбука), находящегося в удаленном регионе.To form a communication channel with two-way data transmission as described above, the receiving and transmitting parts should be located symmetrically on both sides of the channel. Examples of the use of such a communication channel are ensuring the operation of a video conferencing system on a moving object, providing high-speed access to resources of a local (global) computer network from a mobile computer (laptop) located in a remote region.
При разработке аппаратно-программного комплекса Datacrosser (далее - АПК Datacrosser), в частности, использован описываемый способ формирования прямого и обратного каналов связи. Под прямым каналом связи здесь понимается канал передачи данных от мобильной части комплекса к стационарной, под обратным - от стационарной части комплекса к мобильной.When developing the Datacrosser hardware-software complex (hereinafter referred to as the Datacrosser AIC), in particular, the described method of forming forward and reverse communication channels was used. Here, the direct communication channel is understood as the data transmission channel from the mobile part of the complex to the stationary one, and the reverse - from the stationary part of the complex to the mobile one.
Общая схема работы АПК Datacrosser представлена на Фиг.5. Минимальная конфигурация АПК Datacrosser включает в себя один сервер (Серверная часть АПК) 550 и один мобильный шлюз (Клиентская часть АПК) 520 с шестью встроенными 30-модемами (ППУ) 160i, подключенными не менее чем к двум операторам сотовой связи 530.The general scheme of the Datacrosser APK is shown in FIG. 5. The minimum configuration of the Datacrosser AIC includes one server (Server part of the AIC) 550 and one mobile gateway (Client part of the AIC) 520 with six built-in 30 modems (PPUs) 160 i connected to at least two mobile operators 530.
В режиме передачи видеоданных с аналоговых камер видеонаблюдения АПК Datacrosser работает по следующей схеме (см. Фиг.6):In the mode of transmitting video data from analog CCTV cameras, Datacrosser operates according to the following scheme (see Figure 6):
1. Аналоговый сигнал 61, получаемый с аналоговой видеокамеры 600, Видеокодер 610 преобразует в видеопоток MPEG2TS 62;1. An
2. Полученный поток видеоданных Клиентская часть АПК 520 распределяет между шестью подключенными к мобильному шлюзу 30-модемами. Для передачи используется протокол UDP 63, режим ненадежной доставки, позволяющий добиться минимальных задержек при передаче, но не гарантирующий доставку пакетов передаваемых данных;2. The received video stream is distributed by the client part of
3. Серверная часть АПК 550, подключенная к каналам передачи данных сотовых операторов через транспортную сеть провайдера и/или Интернет, на своей стороне получает UDP пакеты 64, распределенные между модемами, и восстанавливает из них исходный поток видеоданных MPEG2TS 65;3. The server side of the
4. Видеосервер 620 предоставляет потребителям в локальной сети 690 доступ к видеопотоку MPEG2TS 65 по протоколам RTSP и RTMP 66.4. The
В данной схеме Клиентская часть АПК 520 реализует способ обработки пакетов данных перед их отправкой через каналы связи, формируемые ППУ, Серверная часть АПК 550 реализует способ приема и обработки пакетов данных после их передачи через каналы связи, формируемые ППУ. В качестве ППУ используются 3G-модемы, встроенные в мобильный шлюз (клиентскую часть АПК).In this scheme, the Client part of the
В режиме передачи данных следующих типов: видеосигнала с цифровых (IP) видеокамер, передачи графика устройств видеоконференцсвязи, мобильных и стационарных рабочих станций, серверов и любых других IP-устройств, АПК Datacrosser работает по следующей схеме:In the data transfer mode of the following types: video signal from digital (IP) cameras, graphics transmission of video conferencing devices, mobile and stationary workstations, servers and any other IP devices, the Datacrosser agro-industrial complex works according to the following scheme:
1. Подключенное мобильное клиентское устройство 605 по протоколу DHCP 70 получает IP-адрес от встроенного в АПК DHCP-сервера 630;1. The connected
2. Входной поток данных 69, получаемый от мобильных клиентских устройств 605 для устройств или приложений в локальной (глобальной) сети Клиентская часть АПК 520 распределяет между подключенными к мобильному шлюзу 3G-модемами. Для передачи используется подготовленный к передаче поток данных, инкапсулированный в пакеты UDP 67, передаваемый в режиме с подтверждением (режим надежной доставки), который гарантирует доставку пакетов за счет небольшого увеличения средней величины задержки при передаче;2. The
3. Серверная часть АПК 550, подключенная к каналам передачи данных сотовых операторов через транспортную сеть провайдера или Интернет, на своей стороне получает принимаемый поток данных, инкапсулированный в пакеты UDP, передаваемый в режиме с подтверждением 68, распределенный между модемами, восстанавливает из них потоки взаимодействия и отправляет их потребителям в локальной (глобальной) сети 690.3. The server side of the
4. Выходной пакет данных 71, получаемый от устройств или приложений 630 в локальной (глобальной) сети для мобильных клиентских устройств 605, Серверная часть АПК 550 распределяет между каналами, создаваемыми подключенными к мобильному шлюзу 3G-модемами. Для передачи принимаемого потока данных, инкапсулированного в пакеты UDP, передаваемого в режиме с подтверждением 68, используется тот же протокол и режим;4. The
5. Клиентская часть АПК 520 на своей стороне получает подготовленный к передаче поток данных, инкапсулированный в пакеты UDP 67, распределенный между 3G-модемами, восстанавливает из них потоки взаимодействия 69 и направляет их к потребителям - мобильным клиентским устройствам 605.5. The client part of
В данной схеме и Клиентская часть АПК 520 и Серверная часть АПК 550 реализуют способы обработки пакетов данных перед их отправкой через каналы связи и способ приема и обработки пакетов данных после их передачи через каналы связи, формируемые ППУ. В качестве ППУ также используются 3G-модемы, встроенные в мобильный шлюз (Клиентская часть АПК) 520.In this scheme, both the Client part of the
Заявляемый способ допускает использование следующих возможных проводных и беспроводных ППУ: LTE модем, GSM модем, CDMA модем, WIFI модуль, спутниковый модем, оптический модем, ADSL модем, Ethernet модем. Способ не исключает и использование других возможных типов ППУ.The inventive method allows the use of the following possible wired and wireless control panels: LTE modem, GSM modem, CDMA modem, WIFI module, satellite modem, optical modem, ADSL modem, Ethernet modem. The method does not exclude the use of other possible types of PPU.
Заявляемый способ динамически распределяет данные сетевого уровня взаимодействия между всеми каналами связи в соответствии с их актуальными характеристиками, что гарантирует эффективность использования полосы пропускания каждого канала связи и позволяет достигать минимальных задержек при передаче данных. Кроме того, способ является универсальным и позволяет использовать практически все возможные типы каналов связи.The inventive method dynamically distributes the data of the network level of interaction between all communication channels in accordance with their current characteristics, which guarantees the efficient use of the bandwidth of each communication channel and allows to achieve minimal delays in data transmission. In addition, the method is universal and allows you to use almost all possible types of communication channels.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143215/08A RU2543565C1 (en) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Method of forming data transmission channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143215/08A RU2543565C1 (en) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Method of forming data transmission channel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2543565C1 true RU2543565C1 (en) | 2015-03-10 |
RU2013143215A RU2013143215A (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53286559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143215/08A RU2543565C1 (en) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Method of forming data transmission channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2543565C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018097921A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Extreme Networks, Inc | Correlating and load balancing ims traffic in a visibility network |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2262209C2 (en) * | 1998-11-09 | 2005-10-10 | Каналь+Сосьетэ Аноним | Method for transferring information, concerning a group of services, in digital communications system |
RU2280951C2 (en) * | 2002-11-07 | 2006-07-27 | Эл Джи Электроникс Инк. | Method and device for multiplexing logic channel in mobile communication system |
RU2316130C2 (en) * | 2001-10-25 | 2008-01-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and system for transmission of ip-packets by combining several radio communication channels for high speed data transmission |
-
2013
- 2013-09-20 RU RU2013143215/08A patent/RU2543565C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2262209C2 (en) * | 1998-11-09 | 2005-10-10 | Каналь+Сосьетэ Аноним | Method for transferring information, concerning a group of services, in digital communications system |
RU2316130C2 (en) * | 2001-10-25 | 2008-01-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and system for transmission of ip-packets by combining several radio communication channels for high speed data transmission |
RU2280951C2 (en) * | 2002-11-07 | 2006-07-27 | Эл Джи Электроникс Инк. | Method and device for multiplexing logic channel in mobile communication system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018097921A1 (en) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | Extreme Networks, Inc | Correlating and load balancing ims traffic in a visibility network |
US10965738B2 (en) | 2016-11-25 | 2021-03-30 | Extreme Networks, Inc. | Correlating and load balancing IMS traffic in a visibility network |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013143215A (en) | 2015-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7556579B2 (en) | Packet transmission system and method | |
Ramaboli et al. | Bandwidth aggregation in heterogeneous wireless networks: A survey of current approaches and issues | |
EP3136651B1 (en) | Network management | |
US8265076B2 (en) | Centralized wireless QoS architecture | |
CA2842098C (en) | A system and method for transmission of data signals over a wireless network | |
US9325628B2 (en) | Packet handling method, forwarding device and system | |
WO2020022209A1 (en) | Network control device and network control method | |
US11949512B2 (en) | Retransmission of data in packet networks | |
US20120008496A1 (en) | System, method and computer program for intelligent packet distribution | |
CA3149828A1 (en) | Systems and methods for managing data packet communications | |
US20200120152A1 (en) | Edge node control | |
CN111669665B (en) | Real-time pushing method of media stream and server | |
US9986010B2 (en) | System and method for controlling video and/or audio streams in a web browser | |
RU2543565C1 (en) | Method of forming data transmission channel | |
US9401867B2 (en) | Method of handling transmission of data to a mobile device through multiple channels | |
US12034558B2 (en) | Content distribution system, multicast unicast / multicast multicast converter, multicast unicast converter, content distribution method and content distribution program | |
KR20210077841A (en) | Method and apparatus for providing high quality real time media streaming service with low latency | |
WO2022059162A1 (en) | Wireless communication system, wireless communication method, and access point device | |
Zhang et al. | An optimized BBR for multipath real time video streaming | |
Jung et al. | Enhanced stream control transmission protocol with access frequency control | |
CN116389363A (en) | Congestion control for networks using deployable INT | |
CN114760358A (en) | Application layer adaptive data forwarding system for distinguishing real-time and non-real-time data streams | |
JP2014078895A (en) | Server device and communication system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180921 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190814 |