DR.
SZABÓ
C S A B A
B M E , H í r a d á s t e c h n i k a i Elektronika I n t é z e t
'
Véletlen hozzáférésű rádiócsatornák alkalmazása számítástechnikai hálózatokban ETO
Számítástechnikai h á l ó z a t o k b a n alkalmazott kommu nikációs c s a t o r n á k (vezetékes vagy r á d i ó c s a t o r n á k ) felhasználásának (felosztásának) módjait az adott h á l ó z a t céljainak, az üzenetforgalom sajátosságainak megfelelően célszerű m e g h a t á r o z n i . Az egyik lehetséges cél területileg szétosztott számí tástechnikai erőforrások kihasználása. Azaz a lényeg i t t annak biztosítása, hogy az egyes felhasználók (a t o v á b b i a k b a n gyakran a t e r m i n á l megjelölést fog j u k használni) ne csak a saját k o m p u t e r ü k h ö z férje nek hozzá, hanem — azon keresztül, é s / v a g y erre a célra szolgáló k o m m u n k á c i ó s illesztőegységen ke resztül — m á s számítóközpontokhoz is. A z egyes üzenetek t o v á b b í t á s a a rendszer csomópontjait, kapcsolópontjait összekötő a d a t á t v i t e l i vonalakon t ö r t é n h e t p l . — a szokásos terminológiával élve — vonalkapcsolással („line-switching", „circuit-switching"), amely jelentős i d ő t igényel amiatt, hogy az üzenet elküldése előtt az összeköttetés teljes ú t v o n a l á n a k fel kell épülnie. Rugalmasabb megoldást ad az üzenetkapcsolás („message-switching"), amelynél egy idejűleg szabad ú t csak a legközelebbi csomópontig kell, s az üzenet a célt i l y m ó d o n „ u g r á l v a " , az előző esetnél lényegesen rövidebb idő alatt érheti el. Végül a l e g h a t é k o n y a b b módszer az üzenetek rövid, egy forma adagokra, csomagokra való feldarabolása, az ú n . csomagkapcsolás ( „ p a c k e t - s w i t c h i n g " ) , amelynél az üzenetekből alkotott csomagok szinte a k a d á l y t a l a nul „ f o l y n a k " a h á l ó z a t b a n . Csomagolt s z á m í t á s technikai hálózatok egy létező jólismert példája az A R P A N E T [1]. Egy m á s i k jellegzetes számítógéphálózat-típus (és szintén m á r létező rendszer: az A L O H A N E T [2]) esetén a cél nagy s z á m ú i n t e r a k t í v felhasználónak egy k ö z p o n t i számítástechnikai erőforráshoz, számí t ó k ö z p o n t h o z , vagy a k á r egy m á s i k magas szintű h á l ó z a t h o z való h a t é k o n y hozzáférése. E m b e r — g é p kapcsolatokban t ö b b n y i r e igaz az, hogy egy felhasz náló csak az idő kis százalékában a k t í v , így a csoma golási technika jól a l k a l m a z h a t ó . Emellett azonban szinte ö n k é n t adódik az is, hogy használjunk egy közös, nagy k a p a c i t á s ú r á d i ó c s a t o r n á t , s annak fel osztását bízzuk bizonyos fokig a véletlenre, ponto sabban egy automatizmusra, amelynek p u s z t á n a m ű ködési s z a b á l y a i t k ö t j ü k k i (véletlen hozzáférés vagy statisztikus nyalábolás — „ r a n d o m access", „ s t a t i s tical multiplexing"). E n n é l a véletlen nyalábolásnál elvi ok m i a t t is kisebb c s a t o r n a k a p a c i t á s r a lehet szükség m i n t — az egyes felhasználók egyidejű igé nyére m é r e t e z e t t — f i x frekvencia- vagy időosztás nál. Még lényegesebb azonban, hogy az így létreho1
B e é r k e z e t t : 1977. X I I . 19.
214
519.2:621.396.4:681.324
zott rendszer igen kötetlenül t u d felhasználóinak rendelkezésére állni, széles h a t á r o k o n belül k ö n n y e n m ó d o s í t h a t ó és b ő v í t h e t ő . A véletlen hozzáférés lényegéből a d ó d ó a n k é t vagy t ö b b felhasználó közel egy időben jelentkezhet igé nyével, így az ilyen rendszerekben e l k e r ü l h e t e t l e n e k az összeütközések ( k é t vagy t ö b b csomag részben va^y teljesen átfedi egymást), szükség v a n t e h á t azok felismerésére és ilyen csomagok megismétlésére. A si kertelen csomagküldés felismerésére t ö b b lehetőség is van, a legegyszerűbb a helyzet m ű h o l d a s ismétlő ese t é n , amikor adott terjedési idő m ú l t á n a felhasználó visszahallja a saját a d á s á t . Földi h á l ó z a t n á l a köz pont k ü l d h e t sikeres beérkezés esetén p o z i t í v vissza j e l z é s t , ^ ennek h i á n y a indít el a felhasználónál ismét lést. M i n d k é t esetben azt használjuk k i , hogy a rádió csatorna az egyik i r á n y b a n a műsorszóró c s a t o r n á r a hasonlít, azaz a k ö z p o n t (vagy k ö z p o n t i ismétlő) a d á s á t m i n d é n felhasználó veszi. Ez a véletlen hozzá férésű rendszerek lényeges t u l a j d o n s á g a , a m e l y b ő l még t o v á b b i előnyök is fakadnak. ( E z t gyakran az elnevezések is h a n g s ú l y o z z á k : „ p a c k e t broadcasting", „ c o m p u t e r broadcasting"). A m i a t ö r t é n e t i á t t e k i n t é s t illeti, r e m é n y t e l e n n e k t ű n i k annak felderítése, hogy a dolog lényegét je lentő csomagkapcsolási és véletlen hozzáférési elve ket k i , hol p u b l i k á l t a először. M i n t azt hasonló alap v e t ő elveknél gyakori, nyilván egyszerre t ö b b e n j ö t tek r á és k e z d t é k el analizálni az ilyen rendszereket. Az egyik legkorábbi próbálkozásnak [4] t ű n i k . Cso magkapcsolt számítógéphálózat felépítésére az [5]ben tettek javaslatot, az ARPANET-rendszer kiépí tése 1969-ben k e z d ő d ö t t . Véletlen hozzáférésű rádió c s a t o r n á n t ö r t é n ő csomagkapcsolást N . Abramson javasolt k o n k r é t földi rendszerben megvalósítani [6]. A z ALOHA-rendszer kiépítése 1970-ben k e z d ő d ö t t . Többéves fejlesztés és üzemeltetés u t á n készült az első rendszerről az [l]-ben t a l á l h a t ó , a m á s o d i k k a l kapcsolatban a [3] összefoglalás. L e g a l á b b i s ezeket t a l á l t a a szerző — saját szempontjából — a legtanulságosabbnak. Végül az analízisre szolgáló elméleti appa r á t u s tömegkiszolgáló, pontosabban sorbaállításos rendszerekkel foglalkozó m o n o g r á f i á k b a n t a l á l h a t ó meg [7, 8]. Jelen á t t e k i n t ő cikk első részében a véletlen hozzá férésű, r á d i ó c s a t o r n á t alkalmazó csomagkapcsolt k o m m u n i k á c i ó s hálózatok legfontosabb tulajdonsá gainak jellemzésével foglalkozunk összefoglaló jelleg gel, a t é m a k ö r gazdag irodalma a l a p j á n . K i t é r ü n k m i n d e n e k e l ő t t a tisztán véletlen hozzáférésű és az ú n . réselt rendszer határlehetőségeire (1.1 p o n t ) , a csomag késési idők alakulására (1.2 pont), megmutatjuk az instabillá v á l á s jelenségét és a s t a b i l i t á s biztosításá-
D R . SZABÓ CS.: V É L E T L E N HOZZÁFÉRÉSŰ RÁDIÓCSATORNÁK
nak módjaira is utalunk (1.3 pont). Az 1.4 pontban azokkal a rendszerekkel foglalkozunk, amelyekben járulékos és jól k i h a s z n á l h a t ó k ö r ü l m é n y a csatorna foglaltságának érzékelése. Végül összehasonlítást t e s z ü n k a fix nyalábolású rendszerekkel (1.5 pont). Á második részben k é t gyakorlati alkalmazási p é l d á t i s m e r t e t ü n k . Először a véletlen hozzáférésű rádiócsatornák jól ismert a l a p t í p u s á n a k , az A L O H A rendszernek n é h á n y jellegzetességét foglaljuk össze (2.1 pont) ugyancsak az irodalom alapján, majd azt mutatjuk meg, hogyan alkalmazhatunk véletlen hozzáférésű r á d i ó t e r m i n á l o k a t egy, a szokásos alfa numerikus i n t e r a k t í v t e r m i n á l o k t ó l némiképp eltérő rendeltetésű távadat-feldolgozás során, nevezetesen számítógéppel segített kardiológiai kísérletekben (2.2 pont). Ez u t ó b b i t é m á b a n a szerző azoknak a t a n u l m á n y o k n a k és kísérleteknek jelenlegi helyze téről számol be, amelyekben maga is részt vesz [13, 14, 15].
Jóllehet e közelítések d u r v á n a k t ű n n e k , a szimu lációs eredmények meglepően j ó egyezést m u t a t n a k a Poisson-forgalommodellel n é h á n y tíz felhasználó esetén és akkor, ha az ismétlési késleltetési i d ő t a cso maghossznál nagyságrenddel nagyobbra v á l a s z t j u k . Modellünkben a csatorna átvitele S = G-P lesz, ahol P annak a valószínűsége, hogy nem g e n e r á l ó dott újabb csomag az adott csomag ideje és a meg előző T idő alatt (azaz a 2T hosszú sebezhető p e r i ó d u s ban). A P valószínűséget a 0
0
0
p k
(0=^f
exp(-A0-
?
(1)
Poisson-eloszlásból h a t á r o z h a t j u k meg, a fentieknek megfelelően X = G, t = 2 és k = 0 helyettesítéssel. E k k o r ,S=Gexp(-2G),
(2)
adódik a keresett összefüggésre ( 1 . ábra, a) görbe) [3]. S 0,5
. Véletlen hozzáférésű rádiócsatornát alkalmazó, csomagkapcsolt kommunikációs hálózatok általános jellemzése 1.1 A tisztán véletlen hozzáférésű és a „réselt" csatorna kapacitása T e k i n t s ü k a véletlen hozzáférésű, csomagkapcsolt h á l ó z a t o k n a k azt az egyszerű, általános modelljét, amikor egy k ö z p o n t szolgál k i sok felhasználót (csil lag-hálózat). Valamennyi felhasználó veszi a k ö z p o n t a d á s á t , egymásét azonban nem feltétlenül hallják. Az egyes felhasználók, i l l . a k ö z p o n t üzenetei le gyenek azonos, T hosszúságú adatcsomagok, amelyek a t o v á b b í t a n d ó információn kívül a t e r m i n á l címét is t a r t a l m a z z á k , t e h á t azonosíthatók. A, legegyszerűbb esetben a terminálok elkészült csomagjukat b á r m i k o r elküldhetik. A k ö z p o n t a sikeresen beérkezett cso magról visszajelzést, n y u g t á z á s t küld. Összeütközés esetén ez a visszajelzés elmarad, és az é r i n t e t t termi n á l a csomagot ismételten elküldi (az ú j a b b biztos összeütközés elkerülésére egy adott i n t e r v a l l u m b ó l véletlen módon m e g v á l a s z t v a a késleltetési időt). Vezessünk be k é t fontos jellemzőt: a csatorna átvitelt, S'-t m i n t a sikeresen á t j u t o t t csomagok időegységenkénti átlagos s z á m á t és a csatorna for galmat, G'-t m i n t az összes (sikeres + összeütközött) csomagok időegységenkénti átlagos s z á m á t , valamint ezeknek a T csomaghosszra v o n a t k o z ó n o r m á l t meg felelőit: S = S'T, G=G'T (ez u t ó b b i a k b a n gondolkoz va, egy fix időosztásos rendszerben tökéletes szink ronizálás esetén S=l). Végül még egy definíció: az átvitel maximális é r t é k é t a csatorna k a p a c i t á s á nak fogjuk nevezni. E l s ő k é n t az átvitel-forgalom-összefüggésre l e h e t ü n k kíváncsiak. Legegyszerűbben akkor j u t h a t u n k ered ményhez, ha a csatorna teljes forgalmát Poisson-folyamatnak t e k i n t j ü k . Ez a modell az alábbi k é t köze lítést foglalja m a g á b a n : — a felhasználók s z á m a végtelen; — nem teszünk különbséget az újonnan generált és az ismételt csomagok között.
|H 5 6 3 - S G Í ]
1. aj
ábra. A z á t v i t e l i t é n y e z ő - f o r g a l o m viszony a l a k u l á s a . e g y s z e r ű v é l e t l e n h o z z á f é r é s ű , bj é s cj r é s e l t csatorna, cj v é g e s t e r m i n á l s z á m
A réselt véletlen hozzáférésű rendszerben egy-egy csomag csak a T hosszúsági időrésekben helyezkedik el. Mivel i t t most k é t vagy t ö b b csomag vagy nem ütközik, vagy teljesen átfedi e g y m á s t , azaz a sebez h e t ő periódus az előzőnek fele, a k a p a c i t á s is nagyobb lesz, a (2) összefüggésből is kiadódó (3) k é p l e t szerint: S=Gexp(-G),
(3)
(1. a b) görbét az 1. á b r á n ) . Az átvitel maximális értékei, S = l/2e, i l l . 5 = 1 /e, eszerint jóval a f i x időosztással realizálha t ó elvi h a t á r alatt vannak. E b b ő l azonban nem kell korai következtetéseket levonni, hiszen egyrészt a v é letlen hozzáférésű rendszereket á l t a l á b a n nem a ka p a c i t á s u k o n üzemeltetik, m á s r é s z t azok összehasonlí t á s á r a k r i t é r i u m k é n t az S=/(G)összefüggés maxi m u m á t felhasználni még félrevezető is lehet. Sokkal lényegesebb e görbék emelkedési meredeksége. Egy adott S = S munkaponthoz az 1. á b r a szerint a réselt c s a t o r n á b a n kisebb G, azaz d u r v á n szólva, á t l a g b a n kevesebb ismétlés, kisebb késési idő tartozik, így ez a rendszer ebből a szempontból is jobb. Erről az 1.2 pontban még pontosabban is szólunk. m a x
m a x
1
Megjegyezzük, hogy a vizsgált k é t c s a t o r n á t az irodalom gyakran nevezi egyszerű, i l l . réselt A L O H A -
215
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X I X . É V F . 7. SZ.
csatornának, a Hawaii Egyetemen megvalósított rendszer n e v é t használva. E megjelöléseket a t o v á b b i a k b a n m i is használni fogjuk. Utalunk m é g arra, hogy a réselt c s a t o r n á k köiíynyebben a n a l i z á l h a t ó k , így a réselt ALOHA-csatorna k a p a c i t á s a véges számú t e r m i n á l esetén is k ö n n y e n levezethető. I t t is tételezzük fel, hogy az egyes ter minálok csomagküldései (újak vagy ismétlések) füg getlen események. Egy felhasználó, az m-edik for galma: G = P {az m-edik t e r m i n á l csomagot k ü l d egy adott résben}. A z átlagos résenkénti forgalom esze in r i n t G= 2j G lesz. A z m-edik t e r m i n á l á t v i t e l e :
Jelölje R az adott csomag k é t szomszédos elküldése (ismétlése) közötti i d ő t : R=T+z+T +z+x,
ahol: T — a csomag hossza, x — a terjedési idő, a nyugtázó üzenet hossza, x — az ismétlés véletlen késleltetésének é r t é k e Az átlagos csomagkésési idő pedig
m
m=l
m
S = P {az m-edik
t e r m i n á l csomagja sikeres}.
m
M
'
A teljés átvitel S — S
m
R + T+t;
Várakozás , a nyugtázás ai ra 1. csomag i_ ismétlés
m
S = G IJ(l~G-y,
m = l,2,...,M.
Mm
m
S=G
1-
M-l
(5)
M
adódik. M->-°o esetén a Poisson-folyamat feltétele zésével kapott (3) összefüggést kapjuk. A (3) és (5) összefüggések m á r viszonylag nem nagy M esetén is jól egyeznek, M= 10 esetét az 1. á b r á n szaggatott vo nallal á b r á z o l t u k (c) görbe). Megjegyezzük végül, hogy véges M esetén az átvitel az M - » o o esetnél nagyobb lesz.
Nyugiázás következő n új üzenet isméilés
\H S 6 3 - S G 2 I
2. ábra. A c s o m a g k é s é s i i d ő a l a k u l á s a
A (7) összefüggés kiértékelésével kapcsolatban elő ször is megjegyezzük, hogy a benne szereplő G/S viszony m á r ö n m a g á b a n is bizonyos fokig jellemzi a csomagkésési időket, ahogy erre a megelőző pont végén az Í . á b r á n is utaltunk. Azonban nem biztos, hogy jó összehasonlítási alap is az egyes véletlen hozzáférésű rendszerek között, hiszen azokban R, S és D még különbözőképpen alakulhat. I t t fontos szerepe van a bevezetett x véletlen késleltetésnek. V á r h a t ó , hogy csökkentésével is, növelésével is növe kedhet a csomagkésési idő, és minden 5-hez tartozik egy x érték, amelynél D minimális. Ez az optimalizálás analitikusan nehezen végez hető el, s ilyen eredmények csak a réselt A L O H A csatornára ismeretesek [9]. Az egyszerű ALOHA-csat o r n á r a , és az 1.4 pontban ismertetésre k e r ü l ő vívőérzékeléses eljárásokra [10]-ben közöltek számítógé pes szimulációs eredményeket. Az 3. á b r á n ezek o p t
1.2 A csomagkésési
(7)
(4)
Abban a parciális esetben, amikor az egyes termi hálok a k t i v i t á s á t statisztikusán egyformának tételez zük fel, S = S/M és G = G/M, így (4)-ből most m
a
lesz csomag/rés-ben k i -
fejezve. S -re a következő kifejezés adódik, amely p u s z t á n azt fejezi k i , hogy a sikeres átvitel feltétele, hogy az m-ediken kívül m á s nem k ü l d csomagot: m
R = T+T +2r+x,
lesz, mivel (G/S— 1) modellünkben az ismétlések átla gos s z á m a [10]. A felülvonás az á t l a g o l á s t jelenti. A viszonyokat a 2. á b r á n illusztráltuk.
ra = l
m
(6)
a
idő—átvitel
viszony
alakulása
Az előző pontban az A L O H A - c s a t o r n á k stacioná rius állapotát jellemeztük az átvitel kiszámításával. Ezt a jellemzést most az átlagos csomagkésési idő vizsgálatával folytatjuk, majd az 1.3 pontban figye lembe vesszük a véletlen hozzáférésű rádiócsatornák inherens tulajdonságát, az instabilitást is, utalunk annak mennyiségi jellemzésére és a stabilitás biztosí tásának módjára.
i
[Csomaghossz] VÍvo-érzékeléses eljárások
Átlagos csomagkésési időnek (D) az adott új cso mag kezdetétől a sikeres vétel időpontjáig t a r t ó idő v á r h a t ó é r t é k é t nevezzük. Ez a véletlen hozzáférésű rendszerek fontos jellemzője, amelyet a csatorna átvi telével e g y ü t t , annak függvényében célszerű figye lembe venni. K ö n n y e n á t t e k i n t h e t ő a csomagkésési idő alaku lása, ha fenntartjuk az 1.1 pont szerinti Poisson-forgalommodellt, k é t t o v á b b i egyszerűsítő feltétellel: — a pozitív visszajelzés elkészítéséhez a k ö z p o n t i vezérlőegységnek e l h a n y a g o l h a t ó a n kis időre van szüksége, — a visszajelzést a t e r m i n á l mindig helyesen veszi.
0,2
0,
0,6
0,8
1,0 S
IH5K3-SC3I
3. ábra. A c s o m a g k é s é s i i d ő a csatornaatviteli t é n y e z ő függvényében
216 V
D R . SZABÖ CS.: V É L E T L E N H O Z Z Á F É R É S Ű RÁDIÓCSATORNÁK
közül f e l t ü n t e t t ü k a m á r t á r g y a l t k é t rendszer és az a l á b b i a k b a n majd sorra kerülő kétféle vivőérzékelő eljárásra kapott e r e d m é n y e k e t . A z á b r á z o l t összefüg gések a l a p j á n ezek a rendszerek jól összehasonlít hatók. 1.3 A véletlen hozzáférésű viselkedése
rádiócsatornák
dinamikus
A dinamikus viselkedés t a n u l m á n y o z á s á r a számí tógépes szimulációkat végeztek. Egy-egy ilyen vizs g á l a t során a következő viselkedés d e r ü l t k i . A kez detben üres rendszerből kiindulva, a c s a t o r n á b a n egy idő m ú l v a kialakult a k í v á n t csatorna átvitel, az elj á r á s r a jellemző forgalom mellett. Ez az egyensúlyi állapot azonban véletlen fluktuációk k ö v e t k e z t é b e n megszűnt, nagyobb G l é p e t t fel, ami c s ö k k e n t e t t e az á t v i t e l t , ez ismét növelte a forgalmat, s egy másik stabil állapot lépett fel, amelyre igen kis átvitel és megengedhetetlenül nagy csomagkésési idő v o l t jel lemző, azaz a csatorna t u l a j d o n k é p p e n eldugult. Az ilyen jellegű dinamikus viselkedés k ö v e t k e z t é ben a c s a t o r n á k jellemzésére a késési idő—átvitel viszony ö n m a g á b a n nem elegendő, s szükség van a stabilitás—instabilitás fogalmának bevezetésére, alkalmas mérőszámok m e g v á l a s z t á s á r a és az egyes rendszerek analízisére. Rögzítsük pontosan a [ l l ] - b e n megvizsgált modellt és a szükséges definíciókat. Legyen a réselt A L O H A - c s a t o r n á b a n a felhasználók száma, M , véges, s egy adott felhasználó az alábbi k é t állapot valamelyikében lehet: 1. Gondolkodó állapot, amelyben a t e r m i n á l ő való színűséggel generál és küld el csomagot egy adott időrésben, 2. B l o k k o l t állapot, amelyben a t e r m i n á l egy kész csomagot tartalékol, amelynek elküldése nem volt sikeres, s így azt ismételni kell. A z ismétlési késlelte tés legyen geometriai eloszlású. Tételezzük fel, hogy ismétlés az adott résben p valószínűséggel következ het be. Egy t e r m i n á l egyszerre csak egy csomagot tárolhat. Legyen n* az adott t i d ő p o n t b a n tartalékolt csoma gok számát jelentő valószínűségi változó (a blokkolt t e r m i n á l o k száma), s pedig jelölje az új csomagok küldési gyakoriságát. N y i l v á n v a l ó a n f
s ^{M-n ).ő. t
H 5G3-SCW
4. ábra.
I l u s z t r á c i ó a dinamikus v i s e l k e d é s v i z s g á l a t á h o z .
vonallal bejelölt görbe pontjaira igaz, hogy S = s, azaz a rendszer egyensúlyban van. Ennek az egyen súlyi görbének egyik oldalán b e v o n a l k á z o t t t e r ü l e ten S=-s, azaz nagyobb az átvitel, mint a bemeneti új csomagsebesség — a különbség a k o r á b b r ó l t a r t a lékolt csomagok m i a t t adódik, a görbe m á s i k o l d a l á n S<s, a csatorna t ú l van terhelve, kevesebb c s o m á g j u t á t rajta, mint amennyi új keletkezik. A z 5. á b r á n az egyensúlyi g ö r b é t á b r á z o l t u k , v a l a m i n t a (8) összefüggés által m e g h a t á r o z o t t t e r h e l é s i egyeneseket n é h á n y lehetséges helyzetben. A z egye neseken levő nyilak a csatorna m u n k a p o n t j á n a k moz gási i r á n y á t m u t a t j á k , az előbb mondottaknak meg felelően s > S esetén a nyilak növekvő n felé, s-^S esetén csökkenő n felé mutatnak. Az A , A , A pontok, valamint a C p o n t s t a b i l , B és B instabil egyensúlyi pontok. A c s a t o r n á t [ l i ] szerint stabilnak nevezzük, ha a terhelési egye nes csak egy pontban metszi az egyensúlyi g ö r b é t ( 1 . eset), egyébként a csatorna instabil (2. és 3. eset). A 3. eset azt illusztrálja, hogy a végtelen t e r m i n á l s z á m o t m a g á b a n foglaló modell mindig i n s t a b i l . A bevezetőben e m l í t e t t szimulációs eljárások s o r á n az instabil ponton túlról, a m á s o d i k stabil p o n t b ó l való visszatérés sohasem fordult elő, b á r ennek ter mészetesen nem nulla a valószínűsége. A stabilitás, pontosabban az instabilitás m é r t é k é ü l a biztos t a r t o m á n y b ó l való első kilépés idejének v á r h a t ó é r t é k é t j a v a s o l t á k . A biztos t e r ü l e t az 5. á b r á 1
2
2
3
2
3
(8)
t
Az (n*, s ) vektort a csatorna á l l a p o t v e k t o r á n a k nevezzük. Időben állandó M és ő esetén n ' Markovfolyamat, stacionárius á t m e n e t i valószínűségekkel. Jelöljük a c s a t o r n a á t v i t e l t S*-vei, amely azonban most nem szükségképpen egyenlő s'-vel, az új cso- , magok küldési gyakoriságával, m i n t az k o r á b b a n , egyensúlyi állapotot feltételezve v o l t : a n n á l nagyobb is, kisebb is lehet. A csatorna s = s átvitelét /?* = /? és d függvényében k ö n n y e n felírhatjuk m i n t annak a valószínűségét, hogy az adott időrésben pontosan egy csomagküldés t ö r t é n i k : 1
Terhelési
M=co
t
S(n, <5)=(1 -pf(M
\ V
®\ \ ® v\ 1v \ ^
- n)ö(t - ő ) " - " - + 1
+ j?.p(l-p) - -(l-ó) - . n
1
M
n
1
M6 r
(9)
A 4. á b r á n felvázoltuk a fenti összefüggés által m e g h a t á r o z o t t felületet. A z [n, s] síkon szaggatott
egyenesek
M -S 2
S
IH 563-~SC5]'
5. ábra.
Illusztráció a csatorna s t a b i l i t á s á n a k é r t e l m e z é s é h e z . 1. stabil, 2. é s 3. instabil csatorna
217
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X I X . É V F . 7. SZ.
nak megfelelően egy adott terhelési egyenes esetén az n = 0 , 1, 2, ..., n" állapotoknak felel meg. A M a r kov-láncok elméletének felhasználásával az első kilé pés idejének eloszlása és v á r h a t ó é r t é k e m e g h a t á r o z h a t ó [11]. A tervezés során a fentiek szerint k é t lehetőségünk van: •
J a t b a n eleve kizárja az a l k a l m a z á s t m ű h o l d a s rend szerekben). A vivőérzékelő módszerek tulajdonságai n a g y m é r t é k b e n függnek a t t ó l az algoritmustól, amelyet a ter m i n á l k ö v e t a csatorna értékelése u t á n . A z a l á b b i a k ban a lehetséges eljárások közül a [10]-ben ismertetett k é t algoritmust tekintjük, az ú n . nem k i t a r t ó (a) és a k i t a r t ó (b) eljárásokat. — biztosítjuk azt, hogy a csatorna feltétlen stabil Az idézett eredmények levezetésénél a terjedési + legyen ( 1 . eset az 5. á b r á n ) , és megelégszünk az így érzékelési i d ő t azonosnak tételezték fel a rendszer kiadódó kisebb t e r m i n á l s z á m m a l ; valamennyi adó-vevő párjára. Ez jó közelítéssel t e l — instabil c s a t o r n á t h a s z n á l u n k (2. eset), amely jesül is a gyakorlatban, mivel a k é t komponens közül t ö b b t e r m i n á l t szolgál k i adott megbízhatósággal a lényegesen kisebb részt képviselő terjedési i d ő (adott é r t é k ű első kilépési idővel). k ü l ö n b ö z h e t csak jelentősen. Egyebekben az A L O H A Instabil csatorna stabilitása, azaz a biztos tarto c s a t o r n á k k a p a c i t á s á n a k s z á m í t á s á n á l is felhasznált m á n y b a n m a r a d á s szabályozással biztosítható. Egész feltételek é r v é n y e s e k . ' egyszerűen szólva ez azt jélenti, hogy n ö v e k v ő tarta A nem k i t a r t ó (a) algoritmus a k ö v e t k e z ő : lék és csökkenő átvitel esetén az egyes terminálok 1. Ha a csatorna szabad a csomag elkészülte u t á n , növelik a késleltetési időt. Eddigi modellünkben p l . azt a t e r m i h á l elküldi. bevezethetjük azt a feltételt, hogy a t e r m i n á í o k egy 2. Ha a csatorna foglalt, az a d á s t elhalasztja egy adott időrésben vagy p , vagy p (Po^Pi) valószí nűséggel ismételnek, a csatorna aktuális állapotától (véletlen) késleltetési idővel, majd annak elteltével függően. Tételezzük fel, hogy n* a t e r m i n á l o k n á l m i n újból megnézi a csatornát, és a fentiek szerint j á r el. A csatorna átvitel-forgalom összefüggés i t t is egy den pillanatban ismert. E k k o r k i m u t a t h a t ó , hogy létezik egy (stacionárius) döntési szabály, amely szerű meggondolások alapján vezethető le. A sebez m a x i m á l j a az átvitelt és minimálja a késési időt. h e t ő periódus most az egyutas terjedési + érzékelési E szerint a szabály szerint a p = {p , p^ ismétlési időnek felel meg. A t o v á b b i a k b a n ennek a T csomag valószínűség minden i d ő p i l l a n a t b a n az aktuális csa hosszra normalizált megfelelőjét a-val jelöljük, mivel t o r n a á l l a p o t n a k , n'-nek egy n* küszöbértékkel való az első t e r m i n á l csomagját a kezdettől s z á m í t v a ilyen idő u t á n m á r nem zavarják meg m á s o k , foglaltnak összehasonlításával h a t á r o z h a t ó meg: érzékelve a csatornát. ha ÍPo. I t t is célszerűnek bizonyul a sebezhető p e r i ó d u s n a k (10) ha megfelelő részekre osztani az időtengelyt. Ezek a ko r á b b a n e g y s é g e i , azaz csomaghossznyi rések helyett A csatorna állapota a t e r m i n á l o k n á l pontosan so most a hosszú „minirések". A réselt nem k i t a r t ó vivő hasem ismert, azonban azt a megfigyelt múltbeli érzékelő eljárásra az alábbi összefüggés a d ó d i k [10]: viselkedés alapján becsülni lehet. Ilyen becslések aGe -aO felhasználásával közel optimális szabályozási algo (H) ritmusok készíthetők [11]. ,l-e- + a :
0
1
0
W
a u
1.4 Vivőérzékelő
eljárások
tulajdonságai
A k a p a c i t á s vizsgálatakor, az 1.1 pontban volta k é p p e n egy csillag-hálózatot v e t t ü n k alapul, amely ben az egyes terminálok csak a k ö z p o n t t a l k í v á n n a k k o m m u n i k á l n i . Egy ilyen h á l ó z a t b a n gyakran azt is feltételezhetjük, hogy a terminálok e g y m á s a d á s á t is hallják. Ennek a k ö r ü l m é n y n e k a kihasználása a rendszer h a t é k o n y s á g á t n a g y m é r t é k b e n növelheti, hiszen sok sikertelen kísérlet maradhat el, ha a ter m i n á l a csomag elkészültekor értesül arról, hogy a csatorna foglalt, így a csomag elküldését elhalaszt hatja valamilyen algoritmus szerint egy későbbi idő pontig. A z effajta rendezettség bevitele a rendszerbe végső soron a k a p a c i t á s növekedéséhez vezet. Ezeknél a rendszereknél is lényeges tulajdonságra mutatunk r á a véletlen hozzáférésű csatorna megjelölésével, mivel t ö r e k s z ü n k ugyan az összeütközések s z á m á n a k csökkentésére, de azokat elkerülni nem tudjuk, és nincs is s z á n d é k u n k b a n . A vivőérzékelő eljárásoknál nyilván alapfeltétel az, hogy a t e r m i n á l a csatorna jelenlegi állapotáról sze rezzen t u d o m á s t , azaz a terjedési i d ő + é r z é k e l é s i idő rövid legyen a csomaghosszhoz k é p e s t (ez a gyakor218
Észrevehető és k ö n n y e n be is l á t h a t ó , hogy a csa torna k a p a c i t á s a most függ az a p a r a m é t e r t ő l . Kellő en kis a esetén az A L O H A - t í p u s ú c s a t o r n á k n á l jóval nagyobb k a p a c i t á s érhető e l : a = 0,l-re, S' = 0,52, a=0,01-re, S = 0 , 8 1 . A (b) k i t a r t ó algoritmus a k ö v e t k e z ő : max
m a x
1. H a a csatorna szabad, a t e r m i n á l elküldi az elké szült csomagot. 2. H a a csatorna foglalt, a t e r m i n á l v á r amíg fel szabadul, és akkor küídi el a csomagot. A k i t a r t ó eljárás réselt v á l t o z a t á r a a k ö v e t k e z ő összefüggés ismert: £e-°a >[l + q - e - ] (1 + a)(l - e - ) + a e - ° < +a
a 0
a0
1 + a )
(12)
a = 0,1 esetén most S = 0,45, a = 0,01-re S = = 0,54 adódik. Ezek az értékek lényegesen nagyobbak az A L O H A - c s a t o r n á k r a jellemző é r t é k e k n é l (1. az 1. á b r á t ) . Az igazi összehasonlítási alapot jelentő esomag késési idő —átvitel összefüggések is a vivő érzékelő eljárások előnyét m u t a t j á k ; a k o r á b b i 2. á b r á n f e l t ü n t e t t ü k az (a) és (&) algoritmusra [10]-ben közölt szimulációs eredményeket. m a x
m a x
D R . SZABÓ C S . : V É L E T L E N HOZZÁFÉRÉSŰ RÁDIÓCSATORNÁK
1.5 Összehasonlítás a frekvencia- és multiplex rendszerekkel
időosztásos
Már utaltunk arra, hogy a véletlen hozzáférésű ( t u l a j d o n k é p p e n : véletlen időosztásos) rendszerek nagy számú, e g y e n k é n t kis a k t í v idejű t e r m i n á l o k a t h a t é k o n y a b b a n képesek kiszolgálni a f i x frekvencia osztásos ( F D M A ) és időosztásos ( T D M A ) rendszerek nél. E pontban a viszonyokat mennyiségileg is meg mutatjuk, lényegében a [12]-ben közölt módon. Kiindulási
feltételeink
— sl rendszer M terminálból áll, — az egyes t e r m i n á l o k n á l az új csomagok gene rálása Poisson-folyamatnak megfelelően A csomag/s sebességei történik, a csomagok hossza b bit, — egy V bit/s sebességű csatorna áll rendelkezésre, amely tetszés szerint osztható fel, — F D M A - n á l a c s a t o r n á k k ö z ö t t szükséges védős á v o k a t , T D M A - n á l a szinkronizáláshoz szükséges időket elhanyagoljuk. Összehasonlításra az átlagos csomagkésési i d ő t használjuk. Mivel általában nem tételezhetjük fel, hogy a cso magok generálása állandó X csomag/s sebességgel t ö r ténik, a t e r m i n á l o k n á l szükség van sorbaállításra. E sor kis a k t i v i t á s esetén nagy valószínűséggel üres, nagy a k t i v i t á s esetén azonban lesznek olyan idő szakok, amelyekben az átlagosnál t ö b b csomag gene rálódik, így azok az F D M A - , i l l . T D M A c s a t o r n á b a való k i j u t á s előtt bizonyos időt a sorban is töltenek. FDMA-rendszernél a csomagkésési idő a sorban el t ö l t ö t t idő és a kiszolgálási idő összege:
Mm 2
V
2
[
l
MXb\ ^ V)
V
TDMA FDMA Réselt ALOHA
10~ 10'' 2
1
10j
10\^ 10 [Csomag/s] 3
|H 5 6 3 - S C S I
6. ábra.
+
A véletlen hozzáférésű rendszerek közül a r é s e l t A L O H Á - t tesszük összehasonlítás t á r g y á v á , m i v e l a csomagkésési idő az S átvitel függvényében i t t analitikusan is m e g a d h a t ó (1. p l . [12]-ben). A viszonyok érzékelésére legcélszerűbb a konstans <5-nak megfelelő M=f(X) összefüggést ábrázolni (6. ábra). A réselt A L O H A - c s a t o r n á b a n az a d o t t késleltetésnek megfelelő S=M-X-~
átvitel konstans
érték, így az ábrázolt összefüggés az ennek megfelelő egyenes. Az á b r á n jól l á t h a t ó , hogy p l . ő = 0 , l s e s e t é n kis a k t i v i t á s ú terminálokból a véletlen hozzáférésű rend szer nagyságrendekkel t ö b b e t képes kiszolgálni, m i n t a k á r az idő-, a k á r a frekvenciaosztásos rendszer. E k é t u t ó b b i k ö z ö t t egyébként a különbség k b . 2-szeres faktor a T D M A j a v á r a .
2. Példák gyakorlati alkalmazásokra 2.1 Az ALOHA-rendszer
néhány
jellegzetessége
A bevezetőben is e m l í t e t t A L O H A N E T v o l t t u d o m á s u n k szerint az első, nemzetközileg p u b l i k á l t v é l e t len hozzáférésű r á d i ó c s a t o r n á t alkalmazó s z á m í t á s f
1
b - 1000 bit vWOkbit/s^
3
+
2
\Adó f- TVÍ
T
(13)
Az összeg első t a g j á t az M/D/l típusú sorokra is mert összefüggésbe [7] való behelyettesítéssel n y e r t ü k , a második tag a csomagnak a c s a t o r n á n való át j u t á s á n a k ideje. T D M A - n á l a rendszerben e l t ö l t ö t t idő h á r o m kom ponensből áll: a sorbanállás idejéből, a következő
10'
saját időrésig eltelő átlagos időből és a c s a t o r n á n v a l ó á t j u t á s idejéből: Mm M b b (14) 2 V ~V 2V
ö s s z e h a s o n l í t á s a z idS- és f r e k v e n c i a o s z t á s o s rendszerekkel
SzarniÍÓ- ' r i gép !
J
KVE
Adó Vevő
Adó Vet/o
TVÍ
7. ábra. A z A L O H A - r e n d s z e r k ö z p o n t j á n a k és t e r m i n á l j a i n a k egyszerűsített tömbvázlata
technikai hálózat, amely a Hawaii Egyetemen léte sült. Ebben a pontban elsősorban azokat a jellegze tességeket foglaljuk röviden össze, amelyek hasonló rendszerek tervezésekor hasznosak lehetnek, és a k ö v e t k e z ő pontban t á r g y a l t rendszerterv k i a l a k í t á s á n á l is kiinduló p o n t k é n t szolgáltak. Az ALOHA-rendszer eredetileg egy csillag-hálózat volt, amelyet később ismétlőállomások és m ű h o l d a s rendszerekbe való bekapcsolódások jelentősééi m ó d o s í t o t t a k . A rendszer k ö z p o n t j á n a k és t e r m i n á l j a i n a k leegyszerűsített t ö m b v á z l a t a a 7. á b r á n l á t h a t ó . A k ö z p o n t i vezérlőegység (egy H P 2100 t í p u s ú kis számítógép) kapuként szolgál a rendszer t e r m i n á l j a i és számítóközpontja k ö z ö t t , i l l . ezen k e r e s z t ü l van lehetőség m ű h o l d o n keresztül m á s rendszerekkel való k o m m u n i k á c i ó r a is. Valamennyi t e r m i n á l t (függetlenül azok konk r é t formájától: teletype-ok, display-k, minikompu terek lehetnek terminálok) egy t e r m i n á l vezérlő egy ség kapcsol be a rendszerbe.
219
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X I X . É V F . 7. SZ.
32
16
(Wv.80)-8
16
Azorio-Hibq- Adaiok (40 v. 80 karakter) Hiba Síto jelző .Jelző kód kod rsi73ms(eokarakter)
Tsi40ms (40 karakter) \
7~
~-ltifé3-sCál
8. ábra. A z A L O H A - r e n d s z e r b e n alkalmazott adatcsomag felépítésének egyszerűsített vázlata
A terminálvezérlő
egység feladatai
— csomagképzés (fejrész és hibajelző k ó d hozzá adása), ' — a d á s és a késleltetett ismétlések vezérlése, — a visszajelzések és a t e r m i n á l n a k szóló üzenetek felismerése és t o v á b b í t á s a . Az alkalmazott c s o m a g s t r u k t ú r á t a 8. á b r a mu tatja. Lehetőség van egész (80 karakteres) és fél .(40 karakteres) csomagok képzésére. A z i d ő a d a t 9600 bit/s átviteli sebességnek felel meg. A k ö z p o n t i vezérlőegység vezérli a teljes üzenet forgalmat. Feladatai m i n d e n e k e l ő t t : — a sikeresen beérkezett csomagok felismerése, visszajelzés generálása, — a számítóközponttól a t e r m i n á l o k felé irányuló üzenetek sorbaállítása valamilyen prioritási séma szerint, — a visszajelzések s z á m á r a ezekkel szemben el sőbbség biztosítása. - A z összeütközött csomagok ismétlési algoritmusa és e g y ú t t a l egy egyszerű módszer a csatorna stabili t á s á n a k biztosítására a következő. A z ismétlési kés leltetés k b . 10 csomaghossznyi időn belül (0,7 s) egyenletesen sorolódik. A terminálvezérlő automa tikusan h á r o m s z o r ismétel, s ha a harmadik kísérlet is sikertelen, jelzést ad a kezelőnek, aki az ú j a b b ismét lést kézivezérléssel i n d í t h a t j a el. Ez egyben azt jelen t i , hogy nagy forgalom esetén igen hosszú késleltetési i d ő t i k t a t be a t e r m i n á l . Egyszerűen megbecsülhetjük, hogy a csatorna kb. h á n y a k t í v t e r m i n á l t szolgálhat k i , stabil c s a t o r n á t feltételezve és eltekintve a csomagkésési időtől. Egy-egy t e r m i n á l a k t i v i t á s á t (S| csomag/s—S^ cso mag/T s) k b . p e r c e n k é n t egy csomagra becsülhetjük (1 sor leírása a display-n a szóban forgó i n t e r a k t í v a l k a l m a z á s o k b a n átlagosan k b . 1 perc). E k k o r az
S^MS^MSIT,
5 ^ = ^ ,
(15)
Összefüggésekből a 9600 bit/s sebességű c s a t o r n á n a k megfelelő 2*73 ms csomaghossz esetén
adódik. 2.2 Véletlen hozzáférésű rádióterminálok alkalmazása számitógépes kardiológiai kísérletekben Számítógéppel segített kardiológiai vizsgálatokban a számítógép egy m á r meglevő adatbank felhaszná-
220
lásával feldolgozza a beteg E K G - i n f o r m á c i ó j á t és se gíti az orvost a diagnozis m e g á l l a p í t á s á b a n . M i v e l az E K G - v i z s g á l a t o k a szokásos klinikai, szakorvosi gya korlaton t ú l a megelőzésben is fontos szerepet j á t s z a nak, a jövőben tömeges szűrővizsgálatokra is egyre i n k á b b fel kell készülni. E z é r t az ehhez szükséges és hasonló célú számítógépes távadat-feldolgozó rend szerek tervezése aktuális feladat. A z ilyen rendszerekben is t ö b b t e r m i n á l t á v o l i hoz záférését kell biztosítani egy központi s z á m í t ó g é p h e z . K i s s z á m ú állandó helyű t e r m i n á l esetén m é g célszerű lehet telefonvonalakkal biztosítani az ö s s z e k ö t t e t é seket. Nagyobb és változó elhelyezkedésű t e r m i n á l s z á m n á l és továbbfejlesztésnél azonban igen előnyö sen használhatjuk k i azt a jellegzetességet, hogy az E K G - v i z s g á l a t ideje jóval nagyobb az EKG-infornláció és a kísérőinformáció t o v á b b í t á s á h o z szüksé ges időnél, mégpedig véletlen hozzáférésű rádiócsa torna alkalmazásával. A fő gyakorlati előnyök, neve zetesen, hogy: — a rendszer rugalmasan telepíthető és b ő v í t h e t ő , — kommunikációs vonalak bérleti vagy h a s z n á l a t i díja lényegesen kisebb, — az összeköttetések a bérelt vonalak kötetlensé gével és biztonságával h a s z n á l h a t ó k , különösen nagyvárosi körülmények k ö z ö t t lehetnek lényegesek. A véletlen hozzáférésű r á d i ó c s a t o r n á t a Budapesti Távközlési K u t a t ó I n t é z e t ESz 1010 a l a p ú kísérleti kardiológiai rendszere [14] s z á m á r a dolgoztuk k i , amelyben az orvosi terminálok (OT) és a k ö z p o n t i berendezés ( K B ) közötti összeköttetést kapcsolt tele fonvonalon v a l ó s í t o t t á k meg. A z orvosi t e r m i n á l egyik üzemmódjában alfanumerikus display és modem a l k a l m a z á s á v a l kísérőinformáció t o v á b b í t h a t ó , a m á sikban a vektorkardiográf h á r o m analóg jele, egy-egy alkalmasan m e g v á l a s z t o t t segédvivő frekvenciamo dulációja ( t e h á t FM/FDM-eljárás) segítségével. A többszörös hozzáférésű rendszer t e r v e z é s e során figyelembe v e t t ü k az üzenetfajták és az a l k a l m a z h a t ó rádiócsatorna jellegzetességeit, és k é t v á l t o z a t t a l k í sérleteztünk. A kiindulási feltételek: a) Az OT kétfajta ü z e n e t e t k ü l d , amelynek adatai a jelenlegi vizsgálati k ö r ü l m é n y e k n e k megfelelően: — a kísérőinformáció (a beteg k ó d j a , adatai, egy kérdőívre adott válaszai, j á r u l é k o s vizsgálati eredmények) egy 80 karakteres display sornak felel meg, azaz az alkalmazott aszinkron üzem m ó d b a n 880 bitnek. E z t az ALOHA-csomaghoz hasonlóan fejléccel és hibajelző k ó d d a l ellátva, (10—15%) kb. 1000 b i t hosszúságú csomag adó dik, — az analóg E K G - ü z e n e t hossza 15 s. b) A rendelkezésre álló r á d i ó c s a t o r n a - k a p a c i t á s t , pontosabban az a l k a l m a z h a t ó a d a t á t v i t e l i sebességet az h a t á r o z z a meg, hogy alkalmazkodni k e l l a frek venciakiosztáshoz, valamint célszerű g y á r i rádiótele fon készüléket alkalmazni, lehetőleg k e v é s módosí t á s s a l . I t t alapvetően k é t lehetőségünk v a n : 1. A rádiótelefont telefoncsatornához hasonlóan használjuk fel, azaz a modem jele a hangfrekvenciás moduláló j e l . í g y csekély módosítással k ö n n y e n ér h e t ü n k eí 1200 bit/s sebességet, ennél nagyobbat azon-
D R . SZABÓ C S . : V É L E T L E N HOZZÁFÉRÉSŰ RÁDIÓCSATORNÁK
Foglalta csatorna
idegen azonosító
A várakozási idő letelt
(
üzenet vége
|H 5 6 3 - 5 G 9 I 9. ábra.
EKG-rádióterminál vezérlő egységének
ban csak a s á v o t jobban kihasználó, de bonyolultab ban megvalósítható modulációs eljárások a l k a l m a z á sával. 2. A z a d ó / v e v ő fő egységeit felhasználva közvet len digitális modulációt valósítunk meg. Figyelembe v é v e az U R H - s á v b a n rögzített 25 kHz-es c s a t o r n a t á volságot, 10 kbit/s vagy ennél nagyobb sebességet k ö n n y e n elérhetünk, p l . egyszerű bináris D P S K - t alkalmazva. Mindezek a l a p j á n .a k é t v á l t o z a t a következő lesz. 1200 bit/s átviteli sebesség, analóg alkalmazása
EKG-átvitel
A fenti adatok alapján a kísérőadat-csomag k b . 0,83 s, az E K G - ü z e n e t 15 s idejű, t e h á t a k é t üzenet fajta ideje nagyon eltérő. E z é r t a kísérőadat-csoma gok a k ö z p o n t o t véletlen hozzáférésű csatornán érik el, vivőérzékelő eljárást alkalmazva, az E K G - ü z e n e teknek pedig mindig szabad utat biztosítunk. A köz ponti vezérlőegység n y u g t á z ó üzenete e g y ú t t a l az adott t e r m i n á l n a k E K G - e n g e d é l y t , a t ö b b i n e k pedig t i l t á s t jelent. Ebben a v á l t o z a t b a n t e h á t az EKG-felvétel és az E K G - j e l t o v á b b í t á s a csak akkor indul meg, ha erre engedély érkezett. Az üzenetforgalom i r á n y í t á s á t az A L O H A - r e n d szer koncepciójához hasonlóan a terminálvezérlő egység és a központi vezérlőegység végzi. A fenti eljá r á s t megvalósító algoritmust a terminálvezérlő olda láról a 9. á b r a állapotdiagramja mutatja meg részle tesebben. Az á b r á n a legegyszerűbb, k i t a r t ó vivőérzé kelő eljárás a l k a l m a z á s á t látjuk. A terminálvezérlő funkcióinak mikroprocesszorral való megvalósítása esetén azonban m á s , az eddig közölteknél h a t é k o nyabb vivőérzékelő eljárások is rugalmasan kipró b á l h a t ó k [15].
állapotdiagramja
9600 bit/s vagy ennél nagyobb sebesség, EKG-átvitel
digitális
Ha az OT-ben analóg/digitális á t a l a k í t á s t és adat kompressziót valósítunk meg, akkor az E K G - j e l e k is csomagok formájában t o v á b b í t h a t ó k . A jelenlegi rendszer adatainak (300 Hz-es mintavételi sebesség, 256 szintre k v a n t á l á s ) és egy m á r kidolgozott adatkompressziós eljárásnak k b . 5-szörös m e g t a k a r í t á s t eredményező 2,25 s csomaghosszúság a d ó d i k , í g y most m á r az EKG-információ is egyszerűen t á rolható, és nincs szükség feltétlenül az E K G - ü z e n e t e k engedélyezésére. összefoglalás Jelen munka célja a véletlen hozzáférésű r á d i ó c s a t o r n á t alkalmazó kommunikációs hálózatok fő jelleg zetességeinek összefoglalása, a gyakorlati a l k a l m a z á s i lehetőségek m e g m u t a t á s a volt. E rendszerek e l m é l e t e még távolról sem t e k i n t h e t ő k befejezettnek; s a n y i t v a álló kérdésekre összefoglalásunk rövidsége m i a t t m é g utalni sem t u d t u n k . Ü g y t ű n i k azonban, hogy az is mertetett k é t gyakorlati alkalmazási példa, a m á r m ű k ö d ő ALOHA-rendszer és a méreteiben j ó v a l k i sebb, speciális célú kísérlet jól illusztrálja a v é l e t l e n hozzáférésű rádióterminálok a l k a l m a z á s á n a k e l ő n y e i t és p e r s p e k t í v á i t .
Köszönetnyilvánítás A szerző köszönetet fejezi k i dr. Csibi S á n d o r egyetemi t a n á r , intézetigazgatónak a cikk t á r g y á h o z csatlakozó kutatási-fejlesztési t é m a i r á n y í t á s á é r t , s
221
H Í R A D Á S T E C H N I K A X X I X . É V F . 7. SZ.
a cikk írása során n y ú j t o t t segítségéért, valamint Dallos György egyetemi adjunktusnak, hasznos ész revételeiért. IRODALOM [1] Kleinrock, L . : Queueing Systems, vol. I I . Computer Applications. Wiley, New Y o r k , 1976. [2] Abramson, N—-Kuo, F.: Computer-Gommunication Net works. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N . J . , 1973. [3] Abramson. N.: T h e Theory of P a c k e t Broadcasting. T h e Aloha-System, B76-1, J a n u a r y , 1976. [4] Schroeder, M. R.: Nonsynchrbnous T i m e Multiplex System for Speech Transmission. Bell. L a b . Memo 19. J a n u a r y 1959. [5] Roberts, L . G.: Multiple Computer Networks and InterComputer Cummunication. Proc. of the A C M S y m p . on Operating Systems, Gatlinbourg, T e n . , 1967. [6] Abramson, N.: T h e A L O H A - S y s t e m — Another A l t e r n a tive for Computer Communication. A F I P S Conf. Proc. vol. 37, 1970. [7] Kleinrock, L . : Queueing Systems, vol. I . Theory. W i l e y , New Y o r k , 1975.
[8] Gnedenko, B. V.: Vvedenije v t e o r i j u masszovogo obszluzi' , v a n i j a . Moszkva, , j N a u k a " , 1966. [9] Kleinrock, L.—Lam, S.: Packet Switching i n a Slotted Satellite Channels. A F I P S Conf. Proc. vol. 42, 1973. [10] Kleinrock, L.—Tobagi, F.: Packet Switching i n R a d i o Channels: P a r t I . — Carrier Sense Multiple Access Modes and their Throughput-Delay Characteristics. I E E E T r . on Com., vol. 23, N ° 12, December, 1975. [11] Kleinrock, L.—Lam, S.: Packet Switching i n a Multiaccess Broadcast Channel: Performance E v a l u a t i o n . I E E E T r . on Com., vol. 24. N ° 8, August 1976. [12] Lam, S. S.: Packet Switching i n a Multi-apcess Broadcast Channel. U C L A - E N G - 7 4 2 9 , March 1974. [13] Dallos Gy,—Győri J.—Szabó Cs.: Kísérleti r á d i ó t e r m i n á l s z o l g á l a t . T K I — B M E / H E I , 1976. [14] Csapody Cs.—Shakin, V. V.—Kobzos L.—Balog B. : S z i s z t é m a dija obrobotki E K G na maloj E V M szo mnogimi on-lajn terminalami. T e z . doki. I I I . Moszkva-Puscsino, 1976. [15] Dallos Gy.: E g y s z e r ű és h a t é k o n y m ó d s z e r i n t e r a k t í v ter m i n á l o k t ö b b s z ö r ö s hozzáférésére s z á m í t ó g é p h e z . Preprint, Budapest, 1977. [16] Shakin, V. V.—Breuer P. : Adaptive least-squares spline fitting the vectorial signals. Proc. Conf. " D i g i t a l Signal Processing", Florence, 1975.
