Файл: Зелигер Н.Б. Основы передачи данных учеб. пособие.pdf

Г Л А В А 6

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

6.1.Классификация систем передачи данных

Впоследние годы процесс развития и широкого внедрения вы­ числительной техники во все отрасли народного хозяйства непре­ рывно возрастает. Вследствие этого возникла задача в установле­

нии быстродействующей автоматизированной связи высокой на­ дежности между источниками информации, расположенными в раз­ личных географических пунктах страны и вычислительными цент­ рами, обрабатывающими поступающую информацию с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Результаты обрабо­ танной электронно-вычислительными машинами информации, в: свою очередь, передаются большому количеству потребителей ин­ формации, также расположенных в различных пунктах страны.

•Передача дискретной информации по каналам связи для обра­ ботки ее электронно-вычислительными машинами или передача ре­ зультатов обработанной электронно-вычислительными машинами информации носит название п е р е д а ч и д а н н ых . Для обеспече­ ния высокоскоростной и надежной передачи данных по каналам связи, подверженным действию помех, используются системы свя­ зи, которые носят название систем передачи данных (СПД).

Системы передачи данных по способам повышения достоверно­ сти передаваемой информации подразделяются на два принци­ пиально различных класса, а именно на системы без обратной свя­ зи и системы с обратной связью (рис. 6.1).

Во многих системах без обратной связи достоверность переда­ ваемой информации обеспечивается применением избыточных ко­ дов, исправляющих ошибки. Вводимая в информацию избыточ­ ность является постоянной и рассчитана на заданную (а не факти­ ческую) интенсивность помех в канале связи. В системах без об­ ратной связи передача информации от передающего пункта к при­ емному осуществляется по одностороннему (симплексному) кана­ лу связи. Эти системы используются, главным образом, в случаях передачи весьма срочной (быстро стареющей) информации, не до­ пускающей каких-либо дополнительных задержек, обусловленных стремлением повысить ее достоверность.

Существенным преимуществом систем без обратной связи яв­ ляется возможность ограничения для передачи информации одно­ сторонним каналом связи. К недостаткам систем следует отнести

180

несогласованность вводимой ,в информацию избыточности (в силу

еепостоянства) с характером помех в канале связи.

Всистемах с обратной связью повышение достоверности пере­

даваемой информации достигается повторением кодовых комбина­ ций, принятых с ошибками. Различают два способа повторения —

Рис. 6.1. Классификация систем передачи данных

безадресный и адресный. При безадресном способе повторяется вся информация, начиная с обнаруженной ошибочной комбина­ ции. При адресном способе повторяется только та комбинация, в которой обнаружена ошибка, или ее часть.

В системах с обратной связью вводимая в информацию избы­ точность является величиной переменной и соответствует характе­ ру помех в канале связи. С повышением интенсивности помех уве­ личивается количество повторных передач, что равносильно авто­ матическому повышению вводимой избыточности.

Переменный характер вводимой избыточности вызывает соот­ ветственное изменение величины задержки передаваемого сообще­ ния, причем задержка может достичь достаточно большого значе­ ния. Поэтому применение систем с обратной связью целесообраз­ но в тех случаях, когда достижение высокой достоверности являет­ ся более важным, чем обеспечение срочности передачи (случай медленно стареющей информации).

Для реализации принципа статистической согласованности вво­ димой избыточности с интенсивностью помех в канале связи (прин­ ципа адаптации) следует осуществлять непрерывный контроль за каналом связи. Для этого требуется наличие дополнительного ка­ нала обратной связи, по которому передаются сигналы подтверж­ дения приема или переспроса сообщения.

К преимуществам систем с обратной связью следует отнести возможность обеспечения заданной достоверности информации при меньшей избыточности кода, чем в системах без обратной свя­ зи. Недостатками этих систем являются: необходимость в канале

181

обратной связи, возникновение дополнительной задержки при пере­ даче информации, влияние помех в канале обратной связи, ухуд­ шающих качество приема.

Различают системы с информационной обратной связью и с ре­ шающей обратной связью («с переспросом»).

Всистемах первого типа вся информация, принятая по прямо­ му каналу, возвращается по обратному каналу на передающую станцию; на последней принятая информация сравнивается с дей­ ствительно переданной. Если в какой-либо части информации бу­ дет обнаружена ошибка, эта часть информации передается вто­ рично.

Всистемах второго типа решение о достоверности поступившей информации принимается на приемной станции. Если в принятой информации будет обнаружена ошибка, то по обратному каналу сообщается о необходимости повторения сомнительной информа­ ции. Очевидно, что количество информации, передаваемой по спе­ циально выделенному обратному каналу, в системе с решающей обратной связью значительно меньше, чем в системе с информа­ ционной обратной связью. Поэтому пропускная способность обрат­ ного канала в системе с решающей обратной связью может быть намного меньше, чем пропускная способность прямого канала. В системе же с информационной обратной связью качество обратно­ го канала должно быть не ниже качества прямого канала. Кроме того, при передаче небольшого количества информации по специ­ альному обратному каналу можно пренебречь вероятностью воз­ никновения в нем помех, вносящих дополнительные ошибки. Од­ нако для повышения пропускной способности систем с решающей

обратной связью в некоторых из них оба канала — прямой и об­ ратный — используются как для передачи полезной информации, так и для передачи сигналов обратной связи (переспросов). Су­ ществуют также системы с комбинированной обратной связью; в этих системах решение о достоверности поступившей информации принимается или на приемной, или на передающей станции.

В зависимости от числа допустимых повторных передач сооб­ щения системы с обратной связью делятся на системы с ограниче­ нием времени передачи и на системы без ограничения времени передачи. В системах первого типа, если в- заданное время сообще­ ние не будет принято, оно бракуется («стирается»). Системы вто­ рого типа допускают неограниченное количество повторных пере­ дач и применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить за­ данную достоверность приема информации независимо от времени ее задержки.

6.2. Системы без обратной связи

ПОВТОРЕНИЕ И Н Ф О РМ АЦ И И

В системах без обратной связи повышение достоверности пере­ даваемой информации достигается многократным повторением со­ общения, параллельной передачей одного и того же сообщения по

182

нескольким каналам связи и применением избыточных кодов с ис­ правлением ошибок.

Метод повышения достоверности путем многократной передачи одного и того же сообщения впервые нашел применение в теле­ графной системе Бодо—Бердан в 1926 г. Сущность метода повто­ рения состоит в проверке идентичности повторяемых кодовых ком­ бинаций. На приемной станции производится автоматическое срав­ нение одного и того же сообщения, переданного через определен­ ные интервалы времени несколько раз подряд. За действительно переданное принимается сообщение, составные части которого (ко­ довые комбинации, или элементы комбинации) имеют наибольшее число совпадений («критерий большинства»). Например,'если в трижды переданной комбинации 10011 младший разряд один раз принят как «0», а два раза — как «1», то этот разряд записывает­ ся как «1». Для уменьшения неопределенности при оценке сообще­ ние передается нечетное число раз. Повторно передаваемые сооб­ щения поступают в накопительное устройство, в котором они хра­ нятся до завершения приема всех сообщений, подлежащих срав­ нению.

Параллельное повторение информации осуществляется путем одновременной передачи сообщений по нескольким каналам связи. Решение о приеме производится на основании результатов, полу­ ченных во всех каналах.

Для большего повышения достоверности в системах с повторе­ нием могут быть дополнительно применены избыточные коды с об­ наружением ошибок. В этом случае для параллельной передачи можно ограничиться двумя каналами связи.

В е р о я т н о с т ь о ш и б к и при п о в т о р е н и и и н ф о р м а ­ ции. Рассмотрим частный случай трехкратного повторения. Пра­ вильный прием n-элементной кодовой комбинации при трехкрат­ ном повторении возможен только в двух случаях, а именно, когда кодовая комбинация или все три раза принята без ошибок, или из трех раз принята без ошибок два раза.

В первом случае вероятность правильного приема кодовой ком­

Во втором случае, если ошибки ів отдельных посылках комби­ нации происходят независимо одна от другой, вероятность правиль­ ного приема кодовой комбинации

Здесь С® — число случаев, когда из трех кодовых комбинаций Две

приняты правильно; (1—ро)2п — вероятность правильного приема двух кодовых комбинаций; 1 —(1—p0) " — вероятность ошибочного приема одной кодовой комбинации.

183