[go: up one dir, main page]

RU2789978C1 - Способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств - Google Patents

Способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств Download PDF

Info

Publication number
RU2789978C1
RU2789978C1 RU2022116188A RU2022116188A RU2789978C1 RU 2789978 C1 RU2789978 C1 RU 2789978C1 RU 2022116188 A RU2022116188 A RU 2022116188A RU 2022116188 A RU2022116188 A RU 2022116188A RU 2789978 C1 RU2789978 C1 RU 2789978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cluster
symbols
data
code
target data
Prior art date
Application number
RU2022116188A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Евгеньевич Рябинин
Олег Анатольевич Финько
Original Assignee
федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2789978C1 publication Critical patent/RU2789978C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области сетевых информационных технологий. Технический результат заключается в повышении скорости передачи данных и помехоустойчивости радиосети группы робототехнических средств (РТС) в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Технический результат достигается за счет того, что РТС группируются в кластеры с назначением лидера, где в каждом кластере не менее k+r РТС, каждым i-м РТС кластера «а» добытые целевые данные представляются вектором и разбиваются на части, которые кодируются многозначным избыточным кодом, символы кода распределяются между РТС кластера «а». Для передачи символов кода данные о маршруте передаются всем РТС кластера «а», далее символы кода передаются получателю по параллельным одномерным маршрутам, на приемной стороне выполняют декодирование многозначного избыточного кода, затем, отбросив проверочные символы, выполняют конкатенацию, восстанавливая переданные целевые данные, в случае отказа не более одного кластера лидер кластера восстанавливает ошибочные или стертые символы. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области сетевых информационных технологий и может быть использовано в системах передачи данных робототехнических комплексов.
Тенденция развития робототехники связана с переходом от использования отдельных робототехнических комплексов (наземный пункт управления и одно робототехническое средство) к групповым (наземный пункт управления, два и более робототехнических средств (РТС), объединенных в радиосеть связи) [Половко С.А. Перспективы применения гибридных групп мобильных роботов специального назначения / С.А. Половко, А.В. Попов. // Труды Международной научно-технической конференции «Экстремальная робототехника и конверсионные тенденции». - 2018. - С. 25-33]. В свою очередь, динамика изменения топологии радиосети связи группы РТС накладывает определенные ограничения на процедуры маршрутизации данных, для борьбы с которыми предлагается использование технологии построения самоорганизующихся MANET (Mobile Ad-Hoc Networks) [Кучерявый A.E. Интернет вещей // Электросвязь. - 2013. - №1 - С. 21-24] и FANET (Flying Ad-Hoc Networks) сетей [Bekmezci I. Flying ad-hoc networks (FANETs): A survey / I. Bekmezci, О.K. Sahingoz, and, S. Temel // Ad Hoc Networks, vol. 11, no. 3, pp. 1254-1270, May 2013]. При этом увеличение числа РТС в группе и наличие дестабилизирующих факторов (случайных и преднамеренных) приводит к необходимости решения задач: управления РТС и борьбы с последствиями дестабилизирующих факторов. Так согласно [ГОСТ Р 53111 - 2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования] под дестабилизирующим фактором понимается воздействие на сеть электросвязи, источником которого является физический или технологический процесс внутреннего или внешнего по отношению к сети электросвязи характера, приводящее к выходу из строя элементов сети.
Одним из известных подходов решения указанных задач являются: кластеризация РТС в подсети радиосвязи, применение методов распределенного хранения и избыточного кодирования данных.
Кластером РТС будем называть два и более РТС с размещенными на них накопителями данных, объединенные в подсеть связи по общему признаку. Тогда кластер РТС может рассматриваться как отдельный самостоятельный элемент (узел) радиосети группы РТС.
Уровень техники
а) описание аналогов
Известен способ построения сети связи для летающих устройств Интернета вещей для системного мониторинга в здравоохранении и спорте с использованием маршрутизации Ant-Enabled Energy-Aware [Inam Ullah Khan etc Monitoring System-Based Flying IoT in Public Health and Sports Using Ant-Enabled Energy-Aware Routing, Journal of Healthcare Engineering Volume 2021, Article ID 1686946, 11 pages, https://doi.org/10.l155/2021/1686946 (дата обращения: 18.04.2022)], заключающийся в построении летающей радиосети связи Интернета вещей в интересах здравоохранения и спорта, реализующей процедуры маршрутизации данных на основе гибридного алгоритма AntHocNet (концепция оптимизации муравьиной колонии).
Недостатком аналога является низкая помехоустойчивость радиосети для летающих устройств Интернета вещей в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, которые могут привести к потере летающего устройства с хранимой на нем информацией, а также к ошибкам в передаваемых данных и/или утрате части (пакетов) данных.
Известен протокол связи для сетей FANET [W. Zafar, В.М. Khan A reliable, delay bounded and less complex communication protocol for multicluster FANETs, Digital Communications and Networks (2016), https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2352864816300256?token=4E4F4F01 8E5A62758A8207A84743F17C324CA46AD3D79F61C46C292F7AC86B73FC 785B62C7BFAD59DC89DBEFC8CAA3FA&originRegion=eu-west-l&originCreation=20220418165535 (дата обращения: 18.04.2022)], заключающийся в построении многокластерных сетей FANET, использующих протокол IEEE 802.15.4 для связи между БпЛА.
Недостатком является низкий уровень помехоустойчивости воздушной сети связи при передаче целевой информации в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.
б) описание ближайшего аналога (прототипа)
Известен способ динамической кластеризации воздушных одноранговых сетей с балансировкой нагрузки [G. Asaamoning, P. Mendes, N. Magaia A Dynamic Clustering Mechanism With Load-Balancing for Flying Ad Hoc Networks. IEEE Access. PP(99). 1-1. 10.1109/ACCESS.2021.3130417 https://www.researchgate.net/publication/356485778_A_Dynamic_Clustering_Mechanism_With_Load-Balancing_for_Flying_Ad_Hoc_Networks (дата обращения: 18.04.2022)], принятый за прототип и заключающийся в том, что группы БПЛА, функционирующие в определенной географической зоне, группируются в кластеры. В каждом кластере с помощью алгоритма «Политической оптимизации» выбираются два лидера (основной и запасной). Они выступают в роли шлюза в своем кластере, а также разделяют нагрузку трафика с помощью энтропийной функции Шеннона. Обмен данными между кластерами реализуется через лидеров. Они же взаимодействуют с наземными базовыми станциями и с БпЛА в их собственных кластерах.
Недостатком прототипа является: низкая помехоустойчивость воздушной одноранговой сети в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, которые могут привести к потере БпЛА с хранимой на нем информацией, к ошибкам и/или утрате части (пакетов) передаваемых данных; а также низкая скорость передачи данных в воздушной одноранговой сетей. Скорость передачи данных ограниченна скоростью в каналах связи между лидерами в смежных кластерах. К тому же передача данных через общий шлюз (лидер кластера) предусматривает последовательную передачу данных по каналам связи между лидерами, это может привести к задержкам в передаче данных.
Раскрытие изобретения (его сущность)
а) технический результат, на достижение которого направлено изобретение
Техническим результатом данного изобретения является повышение: скорости передачи данных и помехоустойчивости радиосети группы РТС в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.
б) совокупность существенных признаков
Технический результат изобретения достигается тем, что способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств, заключающийся в том, что группы робототехнических средств фрагментируются на кластеры. В каждом кластере одно из робототехнических средств назначается лидером управления связью, которое вычисляет маршрут передачи данных от своего кластера до кластера-получателя. Кластеры, для одного сеанса связи могут выступать в роли: источника или получателя, или ретранслятора данных. Новым является то, что в каждом кластере содержится не менее k+r робототехнических средств. В смежных кластерах «а» и «b» каждому i-му робототехническому средству кластера «а» ставится в соответствие i-ое робототехническое средство кластера «b», формируя таким образом параллельный канал связи между смежными кластерами «а» и «b». Каждым i-м робототехническим средством кластера «а» собранные целевые данные
Figure 00000001
представляются вектором
Figure 00000002
и разбиваются на части
Figure 00000003
таким образом, что
Figure 00000004
Эти части кодируются на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем многозначным избыточным кодом. Символы кода
Figure 00000005
равномерно распределяются между запоминающими устройствами, размещенными на бортах робототехнических средств, кластера «а» для хранения и, при необходимости, передачи. При выполнении процедуры передачи хранимых символов кода, данные о маршруте, который построил лидер, передаются всем робототехническим средствам кластера «а». Далее, символы кода, подлежащие передаче, всеми робототехническими средствами кластера «а» передаются получателю по параллельным одномерным маршрутам между одноименными робототехническими средствами в других кластерах. На приемной стороне, на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем, выполняют декодирование многозначного избыточного кода, при необходимости восстанавливают ошибочные или стертые символы кода, получая
Figure 00000006
Затем, отбросив проверочные символы, выполняют конкатенацию
Figure 00000007
восстанавливая переданные целевые данные
Figure 00000008
При этом в случае отказа не более Dmin-1 робототехнических средств одного кластера, лидер кластера выполняет запрос о передаче символов многозначного избыточного кода от работоспособных робототехнических средств кластера в запоминающее устройство, размещенное на его борту. После получения символов многозначного избыточного кода, лидер кластера выполняет процедуру восстановления ошибочных или стертых символов. Восстанавливает целевые данные в целом. Далее заново кодирует целевые данные многозначным избыточным кодом и перераспределяет полученные символы кода между запоминающими устройствами, размещенными на бортах работоспособных робототехнических средств кластера.
При этом, процедура передачи целевых данных может осуществляться в двух режимах: в режиме с ретрансляцией целевых данных только на физическом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем или в режиме с ретрансляцией целевых данных и промежуточной коррекцией ошибок в целевых данных на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем.
в) причинно-следственная связь между признаками и техническим результатом
Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность параллельной передачи целевых данных (далее, по тексту - «данные») по многомерному (многопутевому) маршруту с возможностью восстановления части данных, утерянных (принятых с ошибкой) при их передаче и/или хранении.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Краткое описание чертежей
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых показано: фиг. 1 - пример радиосети связи группы РТС, фрагментированной на кластеры, представленной в виде неориентированного графа;
фиг. 2 - пример, поясняющий принцип построения параллельных каналов связи в смежных кластерах группы робототехнических средств (для частного случая);
фиг. 3 - пояснение области функционирования рассматриваемого способа в рамках эталонной модели взаимодействия открытых систем;
фиг. 4 - пояснение процедуры распределения частей данных, представленных символами многозначного избыточного кода, между узлами кластера (для частного случая: k=3 и n=5);
фиг. 5 - пример, поясняющий принцип построения многомерного маршрута;
фиг. 6 - пояснение порядка реализации рассматриваемого способа на передающей и приемной сторонах (для частного случая);
фиг. 7 - пример передачи данных по многомерному маршруту (для частного случая);
фиг. 8 - пояснение порядка выполнения процедур декодирования и кодирования данных, на узле-ретрансляторе в режиме с промежуточной коррекцией ошибок (для частного случая).
Основная идея заявляемого технического решения заключается в следующем. Данные, собранные РТС кластера и предназначенные для последующей передачи по радиосети группы РТС, подвергаются процедуре кодирования многозначным избыточным кодом и, затем, равномерно распределяются между элементами кластера для их временного хранения и далее подвергаются передаче по многомерному маршруту в сети.
Под одномерным маршрутом понимают совокупность последовательно соединенных каналов связи в соединении «точка-точка» между узлом-источником и узлом-получателем сообщений.
Множество параллельно соединенных независимых одномерных маршрутов, по которым передают данные, называют многомерным маршрутом.
Примером многозначного избыточного кода может быть расширенный модулярный код (РМК). Расширение модулярного кода (МК) выполняется для наделения МК способностью к коррекции искаженных или утраченных символов МК.
Для пояснения сути предлагаемого способа рассмотрим следующие положения теории чисел и теории кодирования:
Согласно [Бояринов И.М. Помехоустойчивое кодирование числовой информации. - М.: Наука, 1983. Стр. 48-49] любое целое Mi≥0, i=1, 2, …, V;
Figure 00000009
может быть однозначно представлено в МК последовательностью Mi=(mi,1, mi,2, …, mi,k)MK,
где
Figure 00000010
j=1, 2, …, k;
Figure 00000011
k - количество информационных символов МК. Основаниями (модулями) служат попарно простые числа pi,1, pi,2, …, pi,k, такие что Mi<Pi, где
Figure 00000012
Числа mi,j представляются любым способом, например, в двоичной
системе счисления.
Представим Mi вектором:
Figure 00000013
для
Figure 00000014
цифр
Figure 00000015
Пусть mi,1, mi,2, …, mi,k - целые неотрицательные числа:
Figure 00000016
Примем набор попарно простых модулей pi,1, pi,2, …, pi,k, таких что Mi<Pi, где
Figure 00000017
Тогда числа mi,1, mi,2, …, mi,k можно объявить символами МК некоторого, заранее неизвестного числа Xi≥0, которое изоморфно Mi. Следовательно Xi=(mi,1, mi,2, …, mi,k)MK, где
Figure 00000018
j=1, 2, …, k.
На основании Китайской теоремы об остатках [Бухштаб А.А. Теория чисел. - М.: Лань, 2015. Стр. 123] система сравнений:
Figure 00000019
имеет единственное решение Xi, если выполнены вышеуказанные условия. Единственное решение данной системы дает выражение:
Figure 00000020
где
Figure 00000021
Согласно [Бояринов И.М. Помехоустойчивое кодирование числовой информации. - М.: Наука, 1983. Стр. 50-51; Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 158-160] операция расширения модулярного кода путем введения r избыточных оснований pi,k+1, …, pi,k+r и получения r проверочных символов:
Figure 00000022
предполагая, что
Figure 00000023
Расширение МК позволяет сформировать код, способный к обнаружению и коррекции искаженных символов кода. Наличие (отсутствие) обнаруживаемых ошибок в принятой последовательности определяется условием [Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 158-160]:
Figure 00000024
где
Figure 00000025
- число, которое было получено на приемной стороне после передачи числа Xi по каналу с помехами;
Figure 00000026
Метрика МК - минимальное кодовое расстояние Dmin - вес разности между двумя кодовыми комбинациями (КК) МК. Способность МК гарантированно обнаруживать и/или исправлять q-кратные ошибки определяется соответственно:
qобнар≤Dmin-1 и qиспр≤2-1 (Dmin-1)
под q-кратной ошибкой понимается произвольное искажение q символов МК.
Осуществление изобретения
Рассмотрим группу РТС, фрагментированную на кластеры и объединенную в радиосеть (фиг. 1). При этом в каждом кластере не менее n=k+r РТС и все РТС в смежных кластерах имеют симметричную адресацию, отличающуюся только общим адресом кластера. Так, например, в двух смежных кластерах а и b, а a≠b каждому i-му робототехническому средству кластера а ставится однозначно в соответствие i-ое робототехническое средство кластера b. Таким образом между РТС кластеров а и b образуется параллельный канал связи (фиг. 2).
В кластере назначается лидер управления связью. Предполагается, что все РТС по своим аппаратно-программным возможностям равны, и каждый способен выполнять функции лидера (алгоритмы кластеризации и выбора лидера не рассматриваются и предполагаются заданными). При существенном изменении условий функционирования РТС или отказе лидера кластера запускается алгоритм выбора лидера и назначается новый лидер.
i-й РТС в составе а-го кластера выполняет функцию по сбору данных
Figure 00000027
(фото-, видеоданные). Размер
Figure 00000028
может ограничиваться, например, временным интервалом (временем сбора данных) или территориально (выход за рамки указанного квадрата местности, в границах которого функционирует данный кластер в настоящий момент времени).
Figure 00000029
кодируют многозначным избыточным кодом на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем (фиг. 3).
Рассмотрим процедуру кодирования данных
Figure 00000030
многозначным избыточным кодом на примере МК.
Figure 00000031
представляется вектором и декомпозируется на k частей
Figure 00000032
которые принимаются целыми неотрицательными числами (1) и рассматриваются, как символы МК некоторого
Figure 00000033
по системе попарно простых модулей р1, p2, …, pk, «⎟” - символ конкатенации. Далее выполняют операцию расширения МК, вводя избыточные основания pk+1, …, pk+r по правилу (3) и получая проверочные символы:
Figure 00000034
Сформировав символы РМК РТС кластера распределяет их между остальными РТС кластера, где они хранятся до получения команды на их передачу.
Пример для пяти РТС в кластере продемонстрирован на фиг. 4, где данные представляются в РМК с длиной КК n=k+r: с тремя информационными (k=3) и двумя проверочными символами (r=2).
Таким образом, распределенные данные
Figure 00000035
в виде частей
Figure 00000036
сохраняются в запоминающих устройствах (ЗУ) робототехнических средств кластера. При этом потеря одного из РТС (вследствие воздействия внутренних или внешних дестабилизирующих факторов) приводит к потере символов РМК на известных позициях в КК. Следовательно, исправляющая способность кода возрастает до: qиспр≤Dmin-1.
Рассмотрим ряд сценариев возможных развитий событий при отказе одного из РТС кластера.
Сценарий 1. Отказ РТС, хранящего проверочные символы РМК, и замена его на другое РТС не предусмотрена.
В этом случае лидер кластера истребует в ЗУ, размещенное на его борту, от РТС, хранящих информационные символы, данные:
Figure 00000037
Вычисляет
Figure 00000038
и заново представив его в РМК с оптимальными характеристиками (зависит от интенсивности воздействия дестабилизирующих факторов), перераспределяет символы РМК между оставшимися РТС кластера.
Сценарий 2. Отказ РТС, хранящего проверочные символы РМК, и предусмотрена его замена на другое РТС.
В этом случае лидер запрашивает в ЗУ, размещенное на его борту, копии символов:
Figure 00000039
Вычисляет
Figure 00000040
по правилу (2), рассчитывает утраченный символ РМК
Figure 00000041
d - номер потерянного РТС, d=k+1, …, k+r. По включении в состав кластера нового РТС передает ему для хранения полученный символ
Figure 00000042
Сценарий 3. Отказ РТС, хранящего информационные символы РМК, и замена его на другое РТС не предусмотрена.
При реализации данного сценария лидер истребует в ЗУ, размещенное на его борту, от работоспособных РТС символы:
Figure 00000043
Выполняет процедуру восстановления утраченного символа РМК согласно [Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 161-166]. Вычисляет
Figure 00000044
и заново представив его в РМК с оптимальными характеристиками (зависит от интенсивности воздействия дестабилизирующих факторов), перераспределяет символы РМК между работоспособными РТС кластера.
Сценарий 4. Отказ РТС, хранящего информационные символы РМК, и предусмотрена его замена на другое РТС.
В этом случае лидер истребует на ЗУ, размещенное на его борту, от работоспособных РТС копии символов:
Figure 00000045
Выполняет процедуру восстановления утраченного символа РМК согласно [Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 161-166]. По прибытии в состав кластера нового РТС передает ему для хранения восстановленный символ.
Сценарий 5. Отказ РТС-лидера, хранящего проверочные символы РМК.
Запускается процедура выбора нового лидера. После чего, в зависимости от условий, выполняются сценарии 1 или 2.
Сценарий 6. Отказ РТС-лидера, хранящего информационные символы РМК.
В этом случае запускается процедура выбора нового лидера. После чего, в зависимости от условий, выполняются сценарии 3 или 4.
Таким образом, представление данных многозначным избыточным кодом и их распределенное хранения в кластере позволяет обеспечить защищенность данных на этапе их хранения, при утрате не более Dmin-1 РТС кластера.
При поступлении команды на передачу хранимых данных другому кластеру или на пункт управления через другие кластеры, лидером инициализируется процедура выбора одномерного маршрута (протоколы маршрутизации предполагаются заданными и не рассматриваются в данном способе).
Построив одномерный маршрут, лидер передает его всем РТС кластера и дает команду на отправку запрашиваемых данных. Одномерный маршрут представляет собой, например, перечисление адресов (номеров) кластеров-ретрансляторов и кластера-получателя, например: 1→2→7→10, как представлено на фиг. 5. Тогда, каждый РТС кластера источника передает данные по указанному маршруту, адресуя их РТС с симметричным адресом в следующем кластере. Например, i-й РТС первого кластера транслирует свою часть запрашиваемых данных i-му РТС второго кластера, потом седьмого кластера и т.д. Таким образом формируется многомерный маршрут с параллельной передачей запрашиваемых данных.
Перед отправкой своей части данных РТС кластера, на канальном уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем, данные кодируют кодом канального уровня:
Figure 00000046
где j=1, 2, …, k+r;
Figure 00000047
G - порождающая матрица помехоустойчивого кода канального уровня; N - длина кодовой комбинации кода канального уровня.
Далее, кодовые комбинации
Figure 00000048
последовательно предаются по одномерным маршрутам (фиг. 6).
Таким образом, кластер за один интервал времени параллельно передает одно слово РМК (по многомерному маршруту), каждый символ которого представлен помехоустойчивым кодом канального уровня (фиг. 7).
На приемной стороне (фиг. 6), получив кодовые комбинации
Figure 00000049
выполняют процедуру декодирования кода канального уровня, при необходимости восстанавливают искаженные символы, получая последовательность символов РМК:
Figure 00000050
Декодируют РМК согласно (2), вычисляют
Figure 00000051
и проверяют правило (4). Символы «*» и «**» означают вероятностный характер возникновения ошибки в принятой последовательности и получения неверного символа кода при декодировании соответственно. Если неравенство (4) не выполнено, то приступают к поиску и исправлению искаженных символов [Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 161-166]. Выполнение неравенства означает, что последовательность принята верно.
Далее, отбросив избыточные символы
Figure 00000052
получатель выполняет конкатенацию информационных символов МК, вычисляя запрошенные данные:
Figure 00000053
Предлагаемый способ может функционировать в двух режимах: в режиме с ретрансляцией данных только на физическом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем или в режиме с ретрансляцией данных и промежуточной коррекцией ошибок в данных на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем.
В режиме с ретрансляцией данных только на физическом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем промежуточные кластеры-ретрансляторы получают данные и переадресуют их дальше по маршруту. В этом случае только конечный получатель, получив кодовые комбинации
Figure 00000054
выполняет процедуру декодирования кода канального уровня, при необходимости восстанавливает искаженные символы, получая последовательность символов РМК:
Figure 00000055
Декодирует РМК согласно (2), вычисляет
Figure 00000056
и проверяет правило (4). Если (4) не выполнено, то получатель приступает к поиску и исправлению искаженных символов [Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Модулярная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. Радио, 1968. Стр. 161-166]. Выполнение неравенства означает, что последовательность принята верно.
Далее, отбросив избыточные символы
Figure 00000057
получатель выполняет конкатенацию информационных символов МК, вычисляя запрошенные данные:
Figure 00000058
В режиме с ретрансляцией данных и промежуточной коррекцией ошибок в данных на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем этапы декодирования и коррекции символов многомерного избыточного кода, описанные выше, выполняются на всех кластерах-ретрансляции. После чего, данные заново кодируются РМК и кодом канального уровня, и передаются далее по маршруту (фиг. 8). При этом окончательное восстановление
Figure 00000059
путем конкатенации выполняется только на узле-получателе (фиг. 6).
Таким образом, избыточное кодирование и распределенное хранение данных в кластере может повысить уровень помехоустойчивости радиосети группы РТС в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, а передача данных по параллельным маршрутам - повысить скорость передачи данных.

Claims (3)

1. Способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств, заключающийся в том, что группы робототехнических средств фрагментируются на кластеры, в каждом кластере одно из робототехнических средств назначается лидером управления связью, которое вычисляет маршрут передачи данных от своего кластера до кластера-получателя, кластеры для одного сеанса связи могут выступать в роли источника, или получателя, или ретранслятора данных, отличающийся тем, что в каждом кластере содержится не менее k+r робототехнических средств, в смежных кластерах «а» и «b» каждому i-му робототехническому средству кластера «а» ставится в соответствие i-е робототехническое средство кластера «b», формируя таким образом параллельный канал связи между смежными кластерами «а» и «b», каждым i-м робототехническим средством кластера «а» собранные целевые данные
Figure 00000060
представляются вектором
Figure 00000061
и разбиваются на части
Figure 00000062
таким образом, что
Figure 00000063
эти части кодируются на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем многозначным избыточным кодом, символы кода
Figure 00000064
равномерно распределяются между запоминающими устройствами, размещенными на бортах робототехнических средств, кластера «а» для хранения и, при необходимости, передачи, при выполнении процедуры передачи хранимых символов кода, данные о маршруте, который построил лидер, передаются всем робототехническим средствам кластера «а», далее, символы кода, подлежащие передаче, всеми робототехническими средствами кластера «а» передаются получателю по параллельным одномерным маршрутам между одноименными робототехническими средствами в других кластерах, на приемной стороне, на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем, выполняют декодирование многозначного избыточного кода, при необходимости восстанавливают ошибочные или стертые символы кода, получая
Figure 00000065
затем, отбросив проверочные символы, выполняют конкатенацию
Figure 00000066
восстанавливая переданные целевые данные
Figure 00000067
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае отказа не более Dmin-1 робототехнических средств одного кластера лидер кластера выполняет запрос о передаче символов многозначного избыточного кода от работоспособных робототехнических средств кластера в запоминающее устройство, размещенное на его борту, после получения символов многозначного избыточного кода, лидер кластера выполняет процедуру восстановления ошибочных или стертых символов, восстанавливает целевые данные в целом, далее заново кодирует целевые данные многозначным избыточным кодом и перераспределяет полученные символы кода между запоминающими устройствами, размещенными на бортах работоспособных робототехнических средств кластера.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процедура передачи целевых данных может осуществляться в двух режимах: в режиме с ретрансляцией целевых данных только на физическом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем или в режиме с ретрансляцией целевых данных и промежуточной коррекцией ошибок в целевых данных на представительском уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем.
RU2022116188A 2022-06-10 Способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств RU2789978C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789978C1 true RU2789978C1 (ru) 2023-02-15

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2832569C1 (ru) * 2024-06-24 2024-12-25 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации Способ параллельной передачи целевых данных с группы робототехнических средств на пункт управления в условиях дестабилизирующих воздействий

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003111A1 (en) * 2001-04-20 2004-01-01 Masahiro Maeda Protocol and structure for self-organizing network
US20060198346A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 Yu-Jih Liu Method and apparatus for dynamic neighbor discovery within wireless networks using time division multiple access (TDMA)
RU2690514C2 (ru) * 2015-03-25 2019-06-04 Траксенс Способ связи внутри кластера динамической глубины обменивающихся данными электронных устройств, соответствующее обменивающееся данными электронное устройство, осуществляющее упомянутый способ, и соответствующая система
US20190372744A1 (en) * 2012-03-16 2019-12-05 Intel Corporation Scheduling timing design for a tdd system
RU2744591C2 (ru) * 2019-05-31 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ и система управления связями компьютеров в многоуровневом составном компьютерном кластере

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003111A1 (en) * 2001-04-20 2004-01-01 Masahiro Maeda Protocol and structure for self-organizing network
US20060198346A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 Yu-Jih Liu Method and apparatus for dynamic neighbor discovery within wireless networks using time division multiple access (TDMA)
US20190372744A1 (en) * 2012-03-16 2019-12-05 Intel Corporation Scheduling timing design for a tdd system
RU2690514C2 (ru) * 2015-03-25 2019-06-04 Траксенс Способ связи внутри кластера динамической глубины обменивающихся данными электронных устройств, соответствующее обменивающееся данными электронное устройство, осуществляющее упомянутый способ, и соответствующая система
RU2744591C2 (ru) * 2019-05-31 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ и система управления связями компьютеров в многоуровневом составном компьютерном кластере

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2832569C1 (ru) * 2024-06-24 2024-12-25 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации Способ параллельной передачи целевых данных с группы робототехнических средств на пункт управления в условиях дестабилизирующих воздействий

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Clementi et al. Distributed broadcast in radio networks of unknown topology
Kim et al. Reliable transfer on wireless sensor networks
US8102837B2 (en) Network coding approach to rapid information dissemination
EP2644004A1 (en) Subset coding for communication systems
Inan et al. A group testing approach to random access for short-packet communication
Vellambi et al. Reliable and efficient message delivery in delay tolerant networks using rateless codes
WO2017161148A1 (en) Method for congestion relief with network coding
RU2789978C1 (ru) Способ параллельной передачи данных в самоорганизующихся радиосетях групп робототехнических средств
Valentini et al. A joint PHY and MAC layer design for coded random access with massive MIMO
Garrido et al. Role of intermediate nodes in sparse network coding: Characterization and practical recoding
Xu et al. Collaborative data collection with opportunistic network erasure coding
Khodabakhshi et al. An energy efficient network coding model for wireless sensor networks
CN114930914A (zh) 用于数据传输的方法以及技术系统
Paolini et al. Random access on graphs: A survey and new results
Sulieman et al. Ultra-reliable and energy efficient wireless sensor networks
Liang et al. A low-cost flooding algorithm for wireless sensor networks
Xu et al. Opportunistic network erasure coding in disruptive sensor networks
RU2832569C1 (ru) Способ параллельной передачи целевых данных с группы робототехнических средств на пункт управления в условиях дестабилизирующих воздействий
Wu et al. A practical network coding and routing scheme based on maximum flow combination
Guitton et al. Fault-tolerant compression algorithms for delay-sensitive sensor networks with unreliable links
Chen et al. On the tradeoffs of implementing randomized network coding in multicast networks
Sulieman et al. Near-instant fault recovery and ultra-reliable multi-hop wireless sensor networks
Du et al. Reliable transmission protocol for underwater acoustic networks
Fragouli Network coding for sensor networks
Jeyasekar et al. Reliable multicast using rateless forward error correction and orthogonal-scheduling in MANET