Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тихоокеанский Государственный университет»
Институт информационных технологий
Кафедра: «Вычислительная техника»
Курсовой проект
по дисциплине: «Теория электрической связи»
Проектирование дискретной системы передачи данных
ТОГУ ФАИТ МТС-81
Выполнил: студент гр. МТС-81
Хасанов А. А.
Проверил:
Писаренко В. П.
Хабаровск 2011
РЕФЕРАТ
Курсовая работа содержит пояснительную записку на 28 листах формата А4, включающую 11 таблиц, 9 рисуноков, 7 литературных источников.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КР 210404.03.080700797 ПЗ
ТЕОРИЯ СВЯЗИ, ПОЛИНОМ, ВЕРОЯТНОСТЬ, ИСКАЖЕНИЯ, ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ, ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ, ИСПРАВЛЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ, КОД.
Одной из главных задач данной курсовой работы стала оценка мешающих влияний в канале связи методом статистического анализа, определение вероятности появления искажения сигнала на 20%, 35%, 40% и 45%, определение закона появления и вероятности неправильного приема информации; проектирование системы передачи информации повышенной верности работающей синхронном режиме с обратной связью.
СОДЕРЖАНИЕ
1 ВВЕДЕНИЕ 4
2 Основная часть 5
2.1 Постановка задачи 5
3 Статистический анализ искажений 6
3.1Проверка соответствия закона распределения имеющимся статистическим данным 8
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
КР 210404.03.080700797 ПЗ
4 Вероятность искажений заданной величины 10
9 Структура пакета данных 17
10 Составление алгоритмов функционирования передающего
и приемного устройства для системы с ИОС-ож 22
Список использованной литературы 28
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
КР 210404.03.080700797 ПЗ
ВЕДЕНИЕ
Основной целью курсового проектирования является закрепление студентами знаний по дисциплине теория электрической связи. И применение этих знаний на практике.
Целью курсового проекта стала разработка дискретной системы передачи данных, что немаловажно, потому что не только позволяет закрепить полученные навыки по дисциплине, но и изучить новый материал, непосредственно относящийся к курсу специальности и тем самым углубить свои знания и подготовиться к последующим курсам обучения.
Так же достаточно важной целью курсового проектирования является обучение студента работе со стандартами и ГОСТами, которые необходимо соблюдать при оформлении пояснительной записки к курсовому проекту. Что, несомненно, дисциплинирует и готовит будущего специалиста к трудовому производству, где ему ещё не раз придётся столкнуться с различными формами отчётности, которые необходимо оформлять в надлежащей форме.
Системы передачи информации являются одними из самых важных систем в организации управления. Одной из областей развития систем связи являются системы передачи дискретной информации. В связи с важностью использования этих систем встает проблема достоверности передачи информации.
Потребительская ценность системы передачи дискретных сообщений состоит в том, что средствами электрической связи оперативно и с высокой точностью передаются различные данные, что немаловажно не только в электросвязи, но и практически во всех сферах деятельности человека в наше время.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
КР 210404.03.080700797 ПЗ
2 Основная часть
2.1 Постановка задачи
1. Произвести статистический анализ искажений
2. Определить вероятности появления искажений заданной величины
3. Определить исправляющую способность премного устройства для нормативной вероятности ошибки в канале связи
4. Определить вероятности появления ошибок кратностей 1,2,3 для сообщения V = 7600 байт
5. Произвести выбор способа повышения верности передачи заданного сообщения (исправление или обнаружение ошибок)
6. Определить количество блоков в передаваемом сообщении и произвести выбор помехозащищенного кода и его параметров
7. Составить структуру пакета передаваемых данных для заданного протокола
8. Составить алгоритмы функционирования передающего и приемного устройства для системы с ИОС
9. Составить временные диаграммы работы передающего и приемного устройств
10. Составить функциональные схемы работы передающего и приемного оконечных устройств
11. Определить характеристики разработанной системы передачи с повышенной верностью – достоверность, время доставки сообщения
3 Статистический анализ искажений
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Сигналы, передаваемые в канал связи, подвержены влиянию различного рода помех, в результате чего значение искажений изменяются случайным образом. Это дает основание все вопросы, связанные с характером изменения искажений рассматривать с вероятностной точки зрения.
Приемные оконечные устройства обладают определенной защищенностью от искажений, то есть исправляющей способностью. При превышении величины искажений исправляющей способности возникнет ошибка. Для оценки использования оконечных устройств и канала связи в системе передачи дискретной информации проводят анализ краевых искажений статистическим методом.
Таблица 1.1
|
Интервалы смещений i, % |
Повторяемость смещений ni |
Значение случайной величины i, % |
iּni |
(i–a)2ּni |
Норми- рованная частота |
Ординаты кривой f() |
|
–50 –11 |
3 |
–30,5 |
-91,5 |
2766,823343 |
6,999E-05 |
2,31509E-11 |
|
–11 –9 |
12 |
–10 |
-120 |
1168,759251 |
0,0054595 |
0,008501848 |
|
–9 –7 |
34 |
–8 |
-272 |
2105,30438 |
0,0154686 |
0,019854993 |
|
–7 –5 |
73 |
–6 |
-438 |
2514,472583 |
0,033212 |
0,038296568 |
|
–5 –3 |
144 |
–4 |
-576 |
2155,527753 |
0,0655141 |
0,061007558 |
|
–3 –1 |
198 |
–2 |
-396 |
691,6250011 |
0,0900819 |
0,080267753 |
|
–1 1 |
204 |
0 |
0 |
3,502351795 |
0,0928116 |
0,087223247 |
|
1 3 |
186 |
2 |
372 |
844,6783071 |
0,0846224 |
0,078281128 |
|
3 5 |
135 |
4 |
540 |
2303,828197 |
0,0614195 |
0,058025057 |
|
5 7 |
66 |
6 |
396 |
2480,907454 |
0,0300273 |
0,035522846 |
|
7 9 |
30 |
8 |
240 |
1983,408591 |
0,0136488 |
0,017961128 |
|
9 11 |
11 |
10 |
110 |
1129,015058 |
0,0050045 |
0,007500551 |
|
11 50 |
3 |
30,5 |
91,5 |
2814,779667 |
6,999E-05 |
1,57974E-11 |
Значение математического ожидания случайной величины определяется по формуле :
.
Среднее квадратичное отклонение определяется по формуле :
.
Графической инт
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
КР 210404.03.080700797 ПЗ
ерпретацией приведенной таблицы 1.1 может служить гистограмма наблюдений. По оси абсцисс отложены интервалы смещений, а отсечки по оси ординат пропорциональны повторяемости смещений. По оси ординат отложено отношение частоты повторения смещений ni к ширине интервала смещений i .
Рисунок 1.1 Гистограмма и кривая нормального закона распределения
Форма гистограммы, представленная на рисунке 1.1, дает основание предположить, что закон распределения смещений границ принимаемых импульсов близок к нормальному закону.
Плотность вероятностей нормального закона распределения определяется по формуле:
3.1 Прове
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
КР 210404.03.080700797 ПЗ
рка соответствия закона распределения имеющимся статистическим данным
При сравнении теоретической кривой () и экспериментально построенной гистограммой видно, что теоретическая кривая нормального закона распределения лишь примерно соответствует данным наблюдений. Для того чтобы проверить справедливость гипотезы о нормальном законе распределения величины краевых искажений, используем критерий Пирсона:
Таблица 2
|
№ п/п |
δmin |
δmax |
ni |
Z1(δ min) |
Z2(δ max) |
Ф(Z1) |
Ф(Z2) |
Pi |
||
|
1 |
-50 |
-11 |
3 |
-10,9048765 |
-2,376724261 |
-0,5 |
-0,4912664 |
0,0087336 |
9,5982264 |
4,535899635 |
|
2 |
-11 |
-9 |
12 |
-2,376724261 |
-1,93938312 |
-0,4912664 |
-0,4737726 |
0,0174938 |
19,2256862 |
2,715665933 |
|
3 |
-9 |
-7 |
34 |
-1,93938312 |
-1,50204198 |
-0,4737726 |
-0,4334569 |
0,0403157 |
44,3069543 |
2,397666656 |
|
4 |
-7 |
-5 |
73 |
-1,50204198 |
-1,064700839 |
-0,4334569 |
-0,3564943 |
0,0769626 |
84,5818974 |
1,585922656 |
|
5 |
-5 |
-3 |
144 |
-1,064700839 |
-0,627359698 |
-0,3564943 |
-0,2347883 |
0,121706 |
133,754894 |
0,784735375 |
|
6 |
-3 |
-1 |
198 |
-0,627359698 |
-0,190018557 |
-0,2347883 |
-0,0753527 |
0,1594356 |
175,2197244 |
2,96165833 |
|
7 |
-1 |
1 |
204 |
-0,190018557 |
0,247322583 |
-0,0753527 |
0,0976707 |
0,1730234 |
190,1527166 |
1,008385581 |
|
8 |
1 |
3 |
186 |
0,247322583 |
0,684663724 |
0,0976707 |
0,2532219 |
0,1555512 |
170,9507688 |
1,324822119 |
|
9 |
3 |
5 |
135 |
0,684663724 |
1,122004865 |
0,2532219 |
0,3690698 |
0,1158479 |
127,3168421 |
0,463653625 |
|
10 |
5 |
7 |
66 |
1,122004865 |
1,559346005 |
0,3690698 |
0,4405427 |
0,0714729 |
78,5487171 |
2,004746948 |
|
11 |
7 |
9 |
30 |
1,559346005 |
1,996687146 |
0,4405427 |
0,4770704 |
0,0365277 |
40,1439423 |
2,563265078 |
|
12 |
9 |
11 |
11 |
1,996687146 |
2,434028287 |
0,4770704 |
0,4925341 |
0,0154637 |
16,9946063 |
2,114512337 |
|
13 |
11 |
50 |
3 |
2,434028287 |
10,96218053 |
0,4925341 |
0,5 |
0,0074659 |
8,2050241 |
3,301913017 |
|
∑ |
1099 |
1 |
27,76284729 |
Найдём величину набл2 и сравним ее с табличным значением критических точек распределения кр2 для заданного уровня защищенности и числа степеней свободы:
N – общее число испытаний:
N ==1099
Вероятность pi определяется параметрами закона распределения и случайной величины i, а также из гипотетического распределения с плотностью f(,,) и заносится в таблицу:
pi = Ф(Zi+1) – Ф(Zi).
Значение, необходимое для
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
КР 210404.03.080700797 ПЗ
сравнения с расчетным, выбираем по таблице критических точек распределения в соответствии с уровнем значимости а и степенью свободы:
S = 13 – 2 – 1 = 10,
где k – количество интервалов; r – количество параметров закона распределения (для нормального закона распределения r = 2).
При а = 0,01: кр2 = 23,2;
а = 0,05: кр2 = 18,3.
Расчетное значение набл2 = 27,76284729. То есть набл2 < кр2(а = 0,01), следовательно, принимаем гипотезу о нормальном распределении величины искажений, то есть данные наблюдений согласуются с гипотезой о нормальном распределении.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
КР 210404.03.080700797 ПЗ
4 Вероятность искажений заданной величины
При распределении искажений по нормальному закону вероятность ошибки численно равна вероятности появления искажения, превышающего допустимое значение .
Необходимо определить вероятность превышения случайной величиной некоторого значения (в данном курсовом проекте по заданию – вероятность превышения 0,2; 0,35; 0,4 и 0,47. Это необходимо осуществить с учётом преобладаний, которые связаны с индексом модуляции и девиации. То есть нужно оценивать такие искажения с учётом возможности сдвигов.
Согласно заданию
Вероятность превышения определится как:
где – функция Лапласа (вероятностей) аргумента Z,
– величина преобладания отклонения вправо или влево (так же является случайной величиной):
, Значение функции Лапласа можно найти по соответствующим таблицам или при помощи математических приложений для ПК (в данном случае использовался пакет MathCAD). Ход расчетов и их результаты сведены в таблицу 3.
Таблица 3
|
20 |
-3.047061979 |
1.326349429 |
0,49884455 |
0,407638009 |
0,093517441 |
|
35 |
-4.687091256 |
2.966378706 |
0,499998614 |
0,498493354 |
0,001508032 |
|
40 |
-5.233767682 |
3.513055132 |
0,499999917 |
0,499778507 |
0,000221576 |
|
47 |
-5,999114678 |
4,278402128 |
0,499999999 |
0,499990588 |
9,41298E-06 |
Значение функции Лапласа и были найдены при помощи программного пакета математического моделирования MathCAD.
Очевидно, что для соблюдения требований МСЭ-Т, которые регламентирую величину ошибки не хуже, чем , следует выбрать допустимое отклонение равным 47%. Таким образом, .
5 Исправляющая способность приёмника
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Одним из основных параметров приемника дискретной информации характеризующим помехоустойчивость является исправляющая способность.
На основе результатов предыдущего пункта полагаем, что исправляющая способность регистрирующего устройства будет определяться величиной 45%.
Рассчитаем при этом интервал регистрации:
где – относительная величина краевых искажений,
– длительность элементарного импульса, с;
где В - скорость дискретной модуляции, Бод (19*200=3800 Бод);
– интервал (время) регистрации, при котором еще не возникает ошибки, с;
Таким образом, интервал регистрации для премного устройства должен соответствовать примерно секунды.
6 Определение вероятности ошибок к
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
КР 210404.03.080700797 ПЗ
ратностей 1, 2, 3 для заданного сообщения
V=7600 байт, имени, фамилии, отчества.
Необходимо определить вероятности появления ошибок кратностей 1,2 и 3 в следующем сообщениях:
[Хасанов], [Алексей], [Анатольевич], [7600].
Вероятности рассчитаем, используя формулу Бернулли:
,
,
Где – нормативная вероятность появления ошибки в одном элементе данных, ;
– кратность ошибки;
– число элементов в посылке (сообщении).
Используется код КОИ-7, соответственно имеем, что =8.
Таблица 4
|
Хасанов |
Nобщ= |
56 |
Сn |
|
|
Pn(1)= |
5,26854E-04 |
56 |
||
|
Pn(2)= |
1,36381E-07 |
1540 |
||
|
Pn(3)= |
2,31078E-11 |
27720 |
Таблица 5
|
Алексей |
Nобщ= |
56 |
Cn |
|
|
Pn(1)= |
5,26854E-04 |
56 |
||
|
Pn(2)= |
1,36381E-07 |
1540 |
||
|
Pn(3)= |
2,31078E-11 |
27720 |
Таблица 6
|
Анатольевич |
Nобщ= |
88 |
Cn |
|
|
Pn(1)= |
8,27664E-04 |
88 |
||
|
Pn(2)= |
3,38902E-07 |
3828 |
||
|
Pn(3)= |
9,14498E-11 |
109736 |
Таблица 7
|
7600 |
Nобщ= |
60800 |
Cn= |
|
|
Pn(1)= |
4,92630E-01 |
60800 |
||
|
Pn(2)= |
1,40967E-01 |
1848289600 |
||
|
Pn(3)= |
4,31921E-07 |
601623295 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
КР 210404.03.080700797 ПЗ
7 Выбор способа повышения верности передачи заданного сообщения
Как видно, вероятность появления однократной ошибки в сообщении превышает нормативное значение , поэтому необходимо прибегнуть к мерам повышения достоверности передачи. Один из способов повышения верности передачи - применение системы передачи с информационной обратной связью. В качестве помехоустойчивого примем циклическое кодирование, как наиболее простой метод с точки зрения аппаратной реализации. Необходимая скорость передачи данных сравнительно невелика. Согласно чётному варианту, необходимо применить систему ИОС с информационной обратной связью передачи по обратному каналу проверочной последовательности.
В системах с ИОС, называемых также системами со сравнением, или с обратной проверкой и повторением, приемник запоминает принятую информацию и посылкой по обратному каналу служебного сигнала обратной связи информирует передатчик о принятой информации. Передатчик анализирует сигнал обратной связи и принимает решение о верности передачи. Если передатчик принял решение, что информация, принятая приемником, не имеет ошибок, то он посылает приемнику служебный сигнал, подтверждающий это, и только после этого приемник выводит принятую информацию на устройство отображения информации, а передатчик продолжает дальнейшую передачу информации.
Если передатчик принял решение, что в принятой информации есть ошибка, то он посылает приемнику сигнал ошибки и затем повторяет передачу неверно принятой приемником информации. В приемнике информация, принятая перед сигналом ошибки, стирается. Таким образом, на печатающее (запоминающее) или другое устройство отображения выводится только информация, принятая без ошибок или с необнаруженными ошибками.
Сигналы обратной связи могут формироваться на каждую или несколько принятых кодовых комбинаций. Если каждой кодовой комбинации соответствует свой сигнал обратной связи, то ИОС называют полной, а если один сигнал обратной связи передается на несколько комбинаций - то укороченной.
В данном проекте применяется система с информационной обратной связью с передачей по обратному каналу результатов помехозащищенного кодирования. Структурная схема системы приведена на рисунке:
По команде готовности УУпрд и источник информации ИИ передают на УПС комбинацию из n разрядов, причем УУпрд формирует преамбулу и балластные биты в конце блока. В накопителе передачи НПрд запоминаются информационные биты, откуда они поступают на кодер, а проверочные символы (после кодирования) на устройство сравнения УС.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Рисунок 2. Структурная схема ИОС с НП
На приеме принятая комбинация поступает в устройство приема сигнала, откуда служебные символы идут в УУпрм, а информационные на кодер. УПСпрм отправляет проверочные символы по обратному каналу в УС (устройство сравнения). На второй вход УС из кодера передатчика поступает соответствующая комбинация, как результат кодирования комбинации, хранящейся в НПрд. Таким образом, УС сравнивает поразрядно две k-комбинации, соответствующие одной и той же информационной последовательности. Если в результате сравнения окажется, что ошибка не обнаружена, то РУпрд выдает соответствующий сигнал УУпрд, которое в свою очередь дает сигнал подтверждения правильности принятой комбинации. После этого УУпрд разрешает ИИ выдать очередную комбинацию для передачи в прямой канал и стереть предыдущую в НПрд.
Получив подтверждение УУпрм дает сигнал о выдаче информационной комбинации, хранящейся в НПрм получателю информации ПИ приступает к приему следующей комбинации, поступающей вслед за сигналом подтверждения.
Если при сравнении в УС обнаруживается ошибка, то РУпрд дает соответствующий сигнал УУпрд, Получив сигнал стирания, приемник с помощью УУпрм блокирует поступление информации к ПИ и стирает, хранящуюся в НПрм информацию, записывая туда же комбинацию, поступившую вторично вслед за сигналом стирания. Далее работа приемника и передатчика повторяется.
8 Определение количества блоков в передаваемом сообщении, выбор параметров помехоустойчивого кода
В качестве помехоустойчивого кода будем использовать циклический код. Количество разрядов, которыми отличаются две кодовые комбинации, называют кодовым расстоянием d. Наименьшее кодовое расстояние называется минимальным кодовым или Хэмминговым расстоянием dmin. От минимального кодового расстояния зависит число обнаруживаемых и испр
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
КР 210404.03.080700797 ПЗ
авляемых ошибок.
При (простые коды) – все кодовые комбинации являются разрешенными и ошибки не обнаруживаются;
При – обнаруживаются одиночные ошибки;
При – исправляются одиночные и обнаруживаются двойные ошибки.
Зависимость между числом проверочных символов в кодовой комбинации длиной для минимального кодового расстояния dmin= 3 определяется как:
Используя таблицу, основанную на расчетах по приведенной выше формуле, определим количество блоков в передаваемом сообщении. Воспользуемся следующей формулой:
,
Где – число информационных символов в блоке (см. таблицу 8 )
Табл
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
КР 210404.03.080700797 ПЗ
ица 8
|
7 |
4 |
3 |
15200 |
|
15 |
11 |
4 |
5527,273 |
|
31 |
26 |
5 |
2338,462 |
|
63 |
57 |
6 |
1066,667 |
|
127 |
120 |
7 |
506,667 |
|
255 |
247 |
8 |
246,154 |
|
511 |
502 |
9 |
121,116 |
|
1023 |
1013 |
10 |
60,020 |
|
1535 |
1524 |
11 |
39,895 |
|
2047 |
2035 |
12 |
29,877 |
|
2559 |
2546 |
13 |
23,881 |
|
3071 |
3057 |
14 |
19,889 |
|
3583 |
3568 |
15 |
17,040 |
|
4095 |
4079 |
16 |
14,906 |
|
4607 |
4590 |
17 |
13,246 |
|
5119 |
5101 |
18 |
11,919 |
|
5631 |
5612 |
19 |
10,834 |
|
6143 |
6123 |
20 |
9,930 |
|
6655 |
6634 |
21 |
9,165 |
|
7167 |
7145 |
22 |
8,509 |
|
7679 |
7656 |
23 |
7,941 |
|
8191 |
8167 |
24 |
7,445 |
|
8703 |
8678 |
25 |
7,006 |
Опираясь на данные таблицы 8 можно сделать вывод, что целесообразно разбить весь текст на 40 блоков по 1535 разрядов, при этом будут иметь место “балластные” разряды, но общая длина сообщения будет меньше, чем для других вариантов.
Вероятность двукратной и трехкратной ошибки для 1535-разрядного блока:
За порождающий полином для синтеза кодера и декодера выбираем полином вида: .
9
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Структура пакета данных
Согласованное взаимодействие передающей и принимающей станций реализуется посредством обмена их служебными данными. Сюда входят биты синхронизации и фазирования, биты управления блоком данных, адрес источника и получателя, информация о структуре и типе передаваемого фрейма, флаги начала и конца блока. Например, протоколы передачи дискретной информации для компьютерных сетей связи имеют собственные форматы фреймов и алгоритмы управления передачей. Это и HDLC, и основанное на нем семейство LLC. Данные протоколы широко применяются в сетях Ethernet.
Формат кадра HDLC
На канальном уровне используется термин кадр для обозначения независимого объекта данных, передаваемого от одной станции к другой.
Флаг. Все кадры должны начинаться и заканчиваться полями флага "01111110". Станции, подключенные к каналу, постоянно контролируют двоичную последовательность флага. Флаги могут постоянно передаваться по каналу между кадрами HDLC. Для индексации исключительной ситуации в канале могут быть посланы семь подряд идущих единиц. Пятнадцать или большее число единиц поддерживают канал в состоянии покоя. Если принимающая станция обнаружит последовательность битов не являющихся флагом, она тем самым уведомляется о начале кадра, об исключительной (с аварийным завершением) ситуации или ситуации покоя канала. При обнаружении следующей флаговой последовательности станция будет знать, что поступил полный кадр.
|
Формат кадра HDLC |
|||||
|
Флаг(F) |
Адрес(A) |
Управляющее поле(C) |
Информационное поле(D) |
CRC |
Флаг(F) |
|
Формат управляющего поля кадра HDLC |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Разряды |
|
0 |
N(S) |
P/F |
N(R) |
I-формат |
||||
|
1 |
0 |
S-коды |
P/F |
N(R) |
S-формат |
|||
|
1 |
1 |
U-коды |
P/F |
U-коды |
U-формат |
Табл. 5 – Формат кадра и управляющего поля HDLC, где:
N(S) - порядковый номер передаваемого кадра,
N(R) - порядковый номер принимаемого кадра,
P/F - бит опроса/окончания.
Адресное поле определяет первичную или вторичную станции, участвующие в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается уникальный адрес. В несбалансированной системе адресные пол
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
КР 210404.03.080700797 ПЗ
я в командах и ответах содержат адрес вторичной станции. В сбалансированных конфигурациях командный кадр содержит адрес получателя, а кадр ответа содержит адрес передающей станции.
|
Правила адресации |
|||
|
Первичная станция А |
------ Команда (Адрес В) -----> |
Вторичная станция В |
Несбалансированная |
|
<----- Ответ (Адрес В) ------ |
|||
|
Комбинированная станция А |
----- Команда (Адрес В) -----> |
Комбинированная станция В |
Сбалансированная |
|
<----- Ответ (Адрес В)------ |
|||
|
<----- Команда (Адрес А) ------ |
|||
|
------ Ответ (Адрес А) -----> |
Табл. 6 – Правила адресации
Управляющее поле задает тип команды или ответа, а так же порядковые номера, используемые для отчетности о прохождении данных в канале между первичной и вторичной станциями. Формат и содержание управляющего поля определяют кадры трех типов: информационные (I), супервизорные (S) и ненумерованные (U).
Информационный формат (I - формат) используется для передачи данных конечных пользователей между двумя станциями.
Супервизорный формат (S - формат) выполняет управляющие функции: подтверждение (квитирование) кадров, запрос на повторную передачу кадров и запрос на временную задержку передачи кадров. Фактическое использование супервизорного кадра зависит от режима работы станции (режим нормального ответа, асинхронный сбалансированный режим, асинхронный режим ответа).
Ненумерованный формат (U - формат) также используется для целей управления: инициализации или разъединения, тестирования, сброса и идентификации станции и т.д. Конкретный тип команды и ответа зависит от класса процедуры HDLC.
Информационное поле содержит действительные данные пользователя. Информационное поле имеется только в кадре информационного формата. Его нет в кадре супервизорного или ненумерованного формата. [Примечание: кадры "UI - ненумерованная информация" и "FRMR - Неприем кадра" ненумерованного формата имеют информационное поле].
Поле CRC (контрольная последовательность кадра) используется для обнаружения ошибок передачи между двумя станциями. Передающая станция осуществляет вычисления над потоком данных пользователя, и результат этого вычисления включается в кадр в качестве поля CRC. В свою очередь, принимающая станция производит аналогичные вычисления и сравнивает полученный результат с полем CRC. Если имеет место совпадение, велика вероятность того, что передача произошла без ошибок. В случае несовпадения, возможно, имела место ошибка передачи, и принимающая станция посылает отрицательное подтверждение, означающее, что необходимо повторить передачу кадра. Вычисление CRC называется циклическим контролем по избыточности и используе
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
КР 210404.03.080700797 ПЗ
т порождающий полином в соответствии с рекомендацией МКТТ V.41.
Размер пакета конкретного протокола обычно ограничен максимальным значением поля данных (MaximumTransferUnit, MTU), определенным в стандарте на протокол. Так как в данном курсовом проекте нам необходимо передавать большое сообщение (13008 бит), то выберем структуру кадра TokenRing.
Формат информационного пакета (кадра) Token-Ring представлен на рис. Помимо начального и конечного разделителей, а также байта управления доступом в этот пакет входят также байт управления пакетом, сетевые адреса приемника и передатчика, данные, контрольная сумма и байт состояния пакета.
Рис.3 – Формат пакета (кадра) сети Token-Ring (длина полей дана в байтах)
Назначение полей пакета (кадра):
Начальный разделитель (SD) является признаком начала пакета, формат – такой же, как и в маркере.
Байт управления доступом (AC) имеет тот же формат, что и в маркере.
Байт управления пакетом (FC – Frame Control) определяет тип пакета (кадра).
Шестибайтовые MAC-адреса отправителя и получателя пакета имеют стандартный формат.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Поле данных (Data) включает в себя передаваемые данные (в информационном пакете) или информацию для управления обменом (в управляющем пакете).
Поле контрольной суммы (FCS – Frame Check Sequence) представляет собой 32-разрядную циклическую контрольную сумму пакета (CRC).
Конечный разделитель (ED), как и в маркере, указывает на конец пакета. Кроме того, он определяет, является ли данный пакет промежуточным или заключительным в последовательности передаваемых пакетов, а также содержит признак ошибочности пакета .
Байт состояния пакета (FS – Frame Status) говорит о том, что происходило с данным пакетом: был ли он увиден приемником (то есть, существует ли приемник с заданным адресом) и скопирован в память приемника. По нему отправитель пакета узнает, дошел ли пакет по назначению и без ошибок или его надо передавать заново.
Начальный и конечный разделители представляют собой не просто последовательность нулей и единиц, а содержат сигналы специального вида. Это было сделано для того, чтобы разделители нельзя было спутать ни с какими другими байтами пакетов.
Начальный разделитель SD содержит четыре нестандартных битовых интервала . Два из них, обозначающихся J, представляют собой низкий уровень сигнала в течение всего битового интервала. Два других бита, обозначающихся К, представляют собой высокий уровень сигнала в течение всего битового интервала. Понятно, что такие сбои в синхронизации легко выявляются приемником. Биты J и K никогда не могут встречаться среди битов полезной информации.
Рис.4 – Форматы начального (SD) и конечного (ED) разделителей
Конечный разделитель ED также содержит в себе четыре бита специального вида (два бита J и два бита K), а также два единичных бита. Но, кроме того, в него входят и два информационных бита, которые имеют смысл только в составе информационного пакета:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Бит I (Intermediate) представляет собой признак промежуточного пакета (1 соответствует первому в цепочке или промежуточному пакету, 0 – последнему в цепочке или единственному пакету).
Бит E (Error) является признаком обнаруженной ошибки (0 соответствует отсутствию ошибок, 1 – их наличию).
Байт управления доступом (AC – Access Control) разделен на четыре поля: поле приоритета (три бита), бит маркера, бит монитора и поле резервирования (три бита).
Рис. 5 – Формат байта управления доступом
Биты (поле) приоритета позволяют абоненту присваивать приоритет своим пакетам или маркеру (приоритет может быть от 0 до 7, причем 7 соответствует наивысшему приоритету, а 0 – низшему). Абонент может присоединить к маркеру свой пакет только тогда, когда его собственный приоритет (приоритет его пакетов) такой же или выше приоритета маркера.
Бит маркера определяет, присоединен ли к маркеру пакет или нет (единица соответствует маркеру без пакета, нуль – маркеру с пакетом). Бит монитора, установленный в единицу, говорит о том, что данный маркер передан активным монитором.
Биты (поле) резервирования позволяют абоненту зарезервировать свое право на дальнейший захват сети, то есть занять очередь на обслуживание. Если приоритет абонента (приоритет его пакетов) выше, чем текущее значение поля резервирования, то он может записать туда свой приоритет вместо прежнего. После обхода по кольцу в поле резервирования будет записан наивысший приоритет из всех абонентов. Содержимое поля резервирования аналогично содержимому поля приоритета, но говорит о будущем приоритете.
В результате использования полей приоритета и резервирования обеспечивается возможность доступа к сети только абонентам, имеющим пакеты для передачи с наивысшим приоритетом. Менее приоритетные пакеты будут обслуживаться только по исчерпании более приоритетных пакетов.
10 Составление
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
КР 210404.03.080700797 ПЗ
алгоритмов функционирования передающего
и приемного устройства для системы с ИОС-ож
По алгоритмам функционирования различают: системы с ИОС и ожиданием (подтверждением); системы с ИОС и непрерывной передачей; системы с ИОС и адресным повторением. Решение о выдачи информации потребителю или о ее стирании и необходимости повторной передачи в системах с ИОС принимается передатчиком системы.
Рисунок 6. Устройство системы с ИОС-ож
Процесс передачи сообщений в системе с ИОС происходит следующим образом. По запросу передатчика ИИ выдает m-разрядную комбинацию. Эта комбинация через ключ (Кл) передается в прямой канал (ПК) и одновременно записывается в накопитель (Нк1) передатчика, где хранится до поступления сигнала подтверждения.В устройстве формирования контрольной последовательности (УФКП1) передатчика определяются проверочные элементы, например контрольная последовательность циклического кода. При ретрансляционной ИОС в качестве контрольной последовательности используются элементы
информационной комбинации.
С выхода ПК в приемнике комбинация записывается в накопитель (Нк2), где хранится до поступления служебного сигнала “Разрешение”, и одновременно подается в устройство формирования контрольной последовательности приемника (квитанции) УФКП2. В случае ретрансляционной ИОС в качестве квитанции используется принятая из ПК комбинация кода.
С выхода обратного канала (ОК) квитанция поступает в приемник квитанции (ПрКв) и из него на устройство сравнения (УСр), в котором сравнивается с контрольной квитанцией УФКП1 передатчика. Если квитанции совпадают, то по команде УСр формирователь служебных сигналов (ФСС) вырабатывает следующие сигналы:
- служебный сигнал “Разрешение”, подаваемый в ПК;
- команду Нк1 на стирание хранящейся в нем комбинации;
- запрос ИИ на выдачу следующей информационной комбинации.
В случае несовпадения квитанций ФСС вырабатывает служебный сигнал “Стирание”, поступающий в ПК, Нк1 на выдачу хранящейся в нем комбинации, команду на Кл для отклонения ИИ и подключения Нк1 на вход ПК.
Служебные сигналы с выхода ПК поступают в приемник (дешифратор)
служебных сигналов (ПрСС). При получении сигнала “разрешение”
информационная комбинация и
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
КР 210404.03.080700797 ПЗ
з Нк2 выдается ПИ. При получении сигнала “стирание” информационная комбинация, хранящаяся в Нк2, стирается, а на
ее место записывается комбинация, приходящая вслед за сигналом “стирание”.
Выдача ПИ ошибочной кодовой комбинации в системе с ИОС и ретрансляцией происходит в тех случаях, когда при ошибке в ПК и ОК происходит трансформация ошибочного символа в правильный (зеркальная ошибка). При группировании ошибок верность передачи увеличивается.
Вставки возможны при трансформации сигнала стирания в сигнал подтверждения, а выпадения – при трансформации сигнала подтверждения в
сигнал стирания.
Недостаток систем с ИОС-ож определяется небольшой производительностью системы, т.к. на передачу каждой информационной кодовой комбинации тратится время t≥2tn+2tp, где tn - время передачи m и k символов.
Рисунок 7. Временные диаграммы функционирования системы с ИОС-ож.
11Составление схемы кодирующего и декодирующего устройств для обнаружения ошибок
Основу всех схем кодеров и деко
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
24
КР 210404.03.080700797 ПЗ
деров составляют регистры сдвига, выполняющие операции умножения и деления многочленов. В данном случае будет строиться схема на основе метода деления исходного многочлена на порождающий полином. Схема кодера:
Рисунок 8. Кодер
На вход кодера приходит информационная последовательность, соответствующая многочлену . Вначале на один из входов элемента И1 поступает тактовый импульс ТИ1 (элемент открыт), а на вход элемента И2 тактовый импульс ТИ2 не поступает (элемент закрыт). В течении первых 1524 тактов комбинация через элемент ИЛИ поступает в канал связи и параллельно через сумматор по модулю два в регистр сдвига. В элемент регистра от деления на образуется остаток R(x). Затем элемент И1 закрывается, а И2 открывается и через элемент ИЛИ начинается считывание комбинации остатка R(x) в канал связи.
Для обнаружения ошибок в комбинациях циклического когда применяют схему декодера:
Рисунок 9. Декодер
Девятиэлементный регистр сдвига RG1 выполняет роль накопителя информационных символов, а регистр RG2 – операцию деления принятых комбинаций на порождающий полином .
При приеме комбинаций элемент И10 в течение 1524 тактов открыт, и информационные символы поступают одновременно в регистры сдвига RG1 и RG2. Затем элемент И10 закрывается, и в последующие восемь тактов проверочные символы приходят только в регистр сдвига RG2. После пятнадцатого такта на элементы И1–И9 подается тактовый импульс, они открываются, и значения символов остатка считываются в элемент ИЛИ. В случае равенства нулю символов остатка начинается считывание информационных символов из регистра RG1. Если в комбинации циклического кода произошла одиночная ошибка, то при де
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
КР 210404.03.080700797 ПЗ
лении многочлена на порождающий полином в элементах регистра сдвига RG2 будет остаток R(x), не равный нулю. На выходе элемента ИЛИ появится сигнал “Ошибка”, и значения символов в элементах регистров сдвига RG1 и RG2 стираются.
12 Характеристики раз
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
КР 210404.03.080700797 ПЗ
работанной системы
Под характеристиками системы передачи понимается достоверность передачи, время доставки сообщения и реальная скорость передачи полезной информации. Для упрощения расчетов считаем, время без переспросов (т.е. информация передается достоверно).
Под характеристиками системы передачи понимается достоверность передачи, время доставки сообщения и реальная скорость передачи полезной информации.
В общем случае для ИОС время доставки сообщения определится по формуле:
Относительно малыми параметрами и можно пренебречь. определится по формуле:
где количество блоков в сообщении,
разрядность одного блока,
длительность единичного импульса, с, .
с.
с.
с.
Таким образом:
с.
Реальная скорость передачи определится по формуле: , Бит.
Бод.
В общем случае, при неверном приеме скорость передачи будет уменьшаться пропорционально числу попыток передачи.
Достоверность передачи (вероятность необнаружения ошибки на один передаваемый блок):
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современные системы передачи дискретной информации существенно сложнее рассмотренной в данном курсовом проекте и регламентируются специальными комитетами (ISO, ITU-T). Однако, не смотря на это, сущность системы передачи и принцип ее работы остаются практически неизменным. Основная цель работы была достигнута – были получены основные навыки, необходимые при проектировании систем передачи дискретной информации. Принципиальная схема всего устройства не рассматривалась из-за ее громоздкости. Схемы управления узлами так же не были раскрыты, поскольку могут быть реализованы по-разному – либо программно-аппаратным способом (например, при помощи контроллера или микропроцессора), либо посредством аппаратной логики, что требует наличия большого числа счетчиков и сложных комбинационных схем. С другой стороны, современная микроэлектронная база позволяет построить систему передачи с применением минимума элементов (например, сетевые карты Ethernet 802.x на нескольких БИС).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
КР 210404.03.080700797 ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
КР 210404.03.080700797 ПЗ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. – Феникс, 2009. – 544с., ил.
2. В.А. Кудряшов, Н.Ф. Семенюта «Передача дискретной информации на ж.д. транспорте», М: Транспорт, 1986 г.
3. Финаев В.И. Обработка и передача сигналов в системах дистанционного управления.Таганрок.: ТРТУ, 2003. — 123 с.
4. Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики // Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей – (http://www.do.sibsutis.ru/bakalavr/sem5/course147-5/t10.htm).
5. Википедия свободная энциклопедия // Циклический код – (http://ru.wikipedia.org/wiki/Циклический_код).
6. Википедия свободная энциклопедия // Обнаружение и исправление ошибок – (http://ru.wikipedia.org/wiki/Обнаружение_и_исправление_ошибок).
7. Википедия свободная энциклопедия // Циклический избыточный код – (http://ru.wikipedia.org/wiki/Циклический_избыточный_код).