Кафедра Информационной безопасности и передачи данных

Кафедра Информационной безопасности и передачи данных

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

«СИНТЕЗ КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ ЦЫКЛИЧЕСКОГО КОДА»

 

Работу выполнил:

Студент группы ТС-3.1

Агапов С.

Вариант-60

Работу проверила:

Русляченко О.Ю.

 

 

Одесса 2012 г.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Курсовая работа по курсу “Технологии передачи дискретных сообщений” посвящена проектированию современной системы передачи данных, использующей стандартную процедуру канального уровня.

 

ВЫБОР ВАРИАНТА

Задание на работу составлено для 100 вариантов. Значения задаваемых параметров выбираются в зависимости от двух последних цифр зачетной книжки. Некоторые параметры являются общими для всех вариантов.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ

Курсовую работу желательно выполнять на белой бумаге формата А4, руководствуясь правилами оформления дипломных проектов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов/В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко и др.; под ред. В.П. Шувалова.- М.: Радио и связь, - 1990.

2. Н.В. Захарченко, А.А. Вараксин, Г.Г. Филатов Изучение принципов построения кодеков циклического кода – Методическое пособие - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2004 г.

3. Н.В. Захарченко, А.С. Крысько Односторонние системы передачи – Методическое пособие к практическим занятиям и лабораторным работам с рекомендациями по дипломному проектированию по дисциплине «Системы документальной электросвязи» - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2007 г.

4. Изучение принципов построения кадров канального уровня звена передачи данных. (Процедура HDLC, протокол Х.25 МКТТ); Метод. руководство, Одесса; Изд. ОЭИС, 1992.

5. Изучение процесса передачи кадров канального уровня звена передачи данных (Процедура HDLC, протокол Х.25 МКТТ). Метод. руководство, Одесса, Изд. ОЭИС, 1993.

6. Н.В. Захарченко, А.А. Вараксин, Г.Г. Филатов Изучение алгоритмов работы адаптивных систем передачи данных с переспросом - Методическое пособие к практическим и лабораторным работам по курсу «Системы документальной электросвязи» - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2002 г.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Необходимо:

Обеспечить заданную верность передачи, используя систему ПД с решающей обратной связью на основе процедуры HDLC. Для обнаружения ошибок использовать каскадный код, а для исправления – повторение неправильно принятой информации в режиме с ожиданием.

Требуется:

1. Рассчитать основные параметры циклического кода, который будет использоваться в курсовой работе как внутренний код каскадного кода. Синтезировать кодовую комбинацию ЦК в соответствии с рассчитанными параметрами. Проверить правильность получения КК в двоичной форме.

2. Закодировать полученную последовательность внешним кодом, в качестве которого использовать несистематический сверточный код (7,5). Рассчитать избыточность, вносимую каскадным кодом, а также кратность ошибок, которые он может обнаруживать и исправлять. Проверить исправление двукратных ошибок путем внесения ошибок в последовательность (номера ошибочных элементов соответствуют двум последним цифрам зачетной книжки)

3. Составить информационный кадр в соответствии со следующими данными: адрес станции-получателя – 2 последние цифры зачетной книжки в двоичной форме; номер передаваемого информационного кадра – номер группы; информационная последовательность – последовательность, полученная в п. 2; порядковый номер ожидаемого информационного кадра – 0.

4. Построить структурную схему ПД с РОС и ее временную диаграмму работы в масштабе. Рассчитать основные параметры заданной системы передачи.

5. Сформировать служебные кадры по процедуре HDLC, необходимые для процесса передачи информации по каналу связи.

6. Показать реализацию систем ПД с РОС, пользуясь процедурой HDLC. Использовать основной формат передачи кадров в случае, если последняя цифра зачетной книжки четная, и расширенный – в противоположном случае. Ошибочными считать байты с номерами, соответствующими двум последним цифрам зачетной книжки.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – Исходные данные для расчетов по пп. 1, 4.

Параметр	Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
р ош	2×10-3	5×10-4	1×10-3	7×10-5	3,7×10-3	4×10-4	2×10-5	2,5×10-4	1×10-4	3,5×10-4
d 0
РОС	ОЖ	НПбл	АП	ОЖ	НПбл	АП	ОЖ	НПбл	АП	НПбл
L, км
Параметр	Последняя цифра номера зачётной книжки
a	0,55	0,6	0,4	0,65	0,45	0,7	0,47	0,62	0,5	0,52
Р но(1*10-6)	1,0	0,5	0,7	0,8	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
В, бод
d

 

СИНТЕЗ КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ ЦИКЛИЧЕСКОГО КОДА

КОДИРОВАНИЕ И ДЕКОДИРОВАНИЕ СВЕРТОЧНЫХ КОДОВ

 

Кодирование последовательности сверточным кодом

 

Кодирование представляют как умножение многочлена информационной последовательности и (D)на порождающие многочлены. Например, для кодов со скоростью R = 1/ п последовательность символов на i -м выходе кодера

 

(8)

 

Закодируем полученную последователность:

100010 000010 110100 111000 000100 001000 с помощью пораждающих многочленов G ⁽¹⁾ = D ² + D + 1 и

G ⁽²⁾ = D ² + 1.

 

u (D) = D ³⁵ + D ³¹ + D ²⁵ + D ²³ + D ²² + D ²⁰ + D ¹⁷ + D ¹⁶ + D ¹⁵ + D ⁸ + D ³

 

v ⁽¹⁾(D) =(D³⁵ + D³¹ +D²⁵ + D²³ + D²² + D²⁰ + D¹⁷ + D¹⁶ +D¹⁵ + D⁸ + D³) *

(D ² + D + 1).

Получим следующую комбинацию:

V1=11101110001100001110101000011100111000

v ⁽²⁾(D) =(D³⁵ + D³¹ +D²⁵ + D²³ + D²² + D²⁰ + D¹⁷ + D¹⁶ +D¹⁵ + D⁸ + D³)

*(D ² + 1).

Получим следующую комбинацию

V2= 10101010001001100111011000010100101000

Общая комбинация на выходе кодера, считывая попарно значения V1 и V2:

V2=11.10.11.00.11.10.11.00.00.00.11.10.00.01.01.00.10.11.11.01.10.01.11.00.00.00.00.11.10.11.00.00.11.10.11.00.00.00

 

ПОСТРОЕНИЕ КАДРОВ ПО ПРОЦЕДУРЕ HDLC

Вставка битов

 

Очевидно, что при передаче кадра по каналу связи его содержимое между двумя флагами (начала и конца) не должно иметь фрагментов вида 01111110, иначе это будет идентифицироваться приемником как конец кадра. Поэтому, с целью создания «прозрачного» канала, содержимое сформированного кадра перед отправкой в канал подвергается специальной обработке. Если в последовательности встречается пять единиц подряд, то после них вставляется 0. На приеме, перед дешифрованием кадра производится обратная операция, если после пяти подряд следующих единиц есть 0, то он исключается. Этот метод называется «вставкой битов» (bit stuffing). Например, рассмотрим фрагмент содержимого кадра между флагами:

после форматирования кадра в передатчике

...010111110001111110...

после обработки в передатчике

...01011111 00011111 10...

в приемнике (до дешифрования кадра)

...01011111 00011111 10...

При вставке битов необходимо учитывать, что биты в полях идут непрерывно.

Вставки битов не делаем так как у нас нет пяти единиц подряд.
5 ПОСТРОЕНИЕ СЛУЖЕБНЫХ КАДРОВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Режимы работы канала ПД

Прежде всего заметим, что процедуры управления каналом ПД реализуются при условии уже организованного физического или виртуального канала между ООД. Таким образом, здесь рассматриваются только действия, связанные с процессом передачи информации между ООД через АКД по подготовленному каналу ПД.

Общий характер процедуры передачи информации определяется режимом работы звена ПД. Таких режимов три:

Режим нормального ответа – NRM (Normal Response Mode);

Режим асинхронного ответа – ARM (Asynchronous Response Mode);

Асинхронный сбалансированный режим – АВМ (Asynchronous Balance Mode).

Режим NRM применяется для иерархической структуры канала ПД, т.е при наличии первичной (ведущей, главной) и вторичной (ведомой или подчиненной) станций. В этом режиме вторичная станция начинает передачу только в случае, когда от первичной поступает соответствующая команда. При этом в ответ могут быть переданы один или несколько кадров и, кроме того, ответ должен содержать информацию о том, какой из этих кадров является последним. После этого вторичная станция лишается возможности осуществлять передачу кадров вплоть до получения очередной команды от первичной станции на выдачу ответа. В этом режиме данные могут передаваться как от первичной, так и от вторичной станции (в этом случае первичная периодически опрашивает вторичную о наличии информации).

Режим ARM также применяется для структуры канала ПД с первичными и вторичными станциями. Но для придания большей гибкости в работе, в отличие от режима NRM, вторичная, не ожидая команды запроса первичной, может по собственной инициативе начать передачу кадра или группы кадров.

Режим АВМ применяется в структуре канала ПД с комбинированными станциями. При этом каждая из комбинированных станций канала имеет право передавать в любой момент как кадры-команды, так и кадры-ответы без получения предварительного разрешения от другой комбинированной станции. Этот режим является, как правило, основным и наиболее часто применяется на практике. Поэтому материал данного руководства в основном ориентирован на этот режим АВМ.

Процесс передачи данных

Процесс передачи данных на канальном уровне состоит из ряда фаз, которые определяют функциональные процедуры взаимодействия двух станций: подготовка станций к работе (установление соответствующего режима, проверка канала), передача информации между станциями (с исправлением неправильно принятой информации) и завершение сеанса связи (разъединение станций).

Используя различные типы кадров, протокол HDLC позволяет очень гибко приспособиться к условиям передачи данных. Эта гибкость и определила его широкое распространение в различных видах связи.

Прежде чем начнем рассмотрение реализации процедур передачи данных, обратим внимание на то, что, в соответствии с рекомендациями МККТТ и Международной организации по стандартизации МОС (ISO) [2], предусмотрено использование в каждом классе процедур базовой совокупности команд и ответов и некоторых дополнительных команд (ответов).

Для класса сбалансированных процедур предлагается базовая совокупность, приведенная в табл. 1.

Таблица 1

Имя команды базовой совокупности	Имя ответа базовой совокупности
I	I
RR	RR
RNR	RNR
SABM	UA
DISC	DM

 

Прежде всего, рассмотрим положение, общее для всех ситуаций в канале, т.е. начало и окончание сеанса связи, без изучения процесса передачи информации.

В начале сеанса одна из станций (например, станция А) взяла на себя инициативу организации связи. Поэтому она передает ст.Б служебный U -кадр типа SABM, предлагая установить основной асинхронный сбалансированный режим. Так как этот кадр является командой, то в поле адреса выставляется адрес ст. Б. Для получения ответа на него (чтобы убедиться, что станция Б приняла эту команду) параметр Р = 1.

Получив эту команду, ст.Б (если нет каких-то мешающих причин) отвечает согласием в виде U -кадра типа UA. Так как этот кадр является ответом на вызов ст.А, то в поле адреса выставляется адрес ст.Б, а параметр
F = 1, чем подтверждается окончание опроса, вызванного пришедшей командой с Р = 1.

После получения этого кадра станцией А между ст. А и ст. Б начинается обмен информационными или служебными кадрами. Станция-инициатор связи (здесь и ниже это будет ст. А) запрашивает ст. Б о ее готовности к обмену с помощью S -кадра типа RR. Так как это команда, то выставляется адрес удаленной станции, т.е. адрес ст.Б. В поле N_R выставляется номер первого кадра (т.е. 0), и параметр Р = 1, для того, чтобы ст. Б ответила на запрос.

Получив эту команду, ст. Б (если она готова к дальнейшей работе) отвечает S -кадром-ответом также типа RR, выставляя F = 1 в ответ на требование кадра-команды от ст.А. Естественно, что в поле N_R также выставляется номер первого кадра (0), так как других еще не было.

Ст.А, получив кадр-ответ, определяет, что ст.Б к работе готова, и передает первый I -кадр с параметром Р = 1, требуя этим ответа на него.

В случае, если ошибка не обнаружена, высылается кадр-подтверждение также типа RR, выставляя F = 1 (ошибок не обнаружено). В поле N_R выставляется номер ожидаемого кадра, например, (1).

Если была найдена ошибка – то, для систем передачи данных с РОС-ОЖ и РОС-НП будет передаваться кадр RR (готов к приему), выставляя F = 0 для обозначения принятой ошибки в кадре с номером N_R = 0 (если ошибка произошла в первом кадре) или кадр REJ (запрос) с теми же параметрами. Для системы с РОС-АП кадр-запрос выглядит как SREJ (селективный запрос)

Для завершения сеанса связи ст. А передает ст. Б служебный U -кадр–команду типа DISC с адресом станции Б и Р = 1. Если ст. Б согласна завершить сеанс, то она отвечает служебным U -кадром типа DM с адресом ст. Б и F = 1.

Таким образом, для организации передачи данных по каналу связи необходимо использовать 4 кадра типа U и 2 кадра типа S.

Формат кадров

S - и U -кадры содержат по 5 полей. Структура кадров показана на рис.15.

 

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца
8бит	8(16)бит	8(16)бит	16 бит	8бит

Рисунок 15 – Структура кадров

Флаг начала и конца, поле адреса и контрольная последовательность описаны в п. 6.2. Рассмотрим детально поле управления служебных кадров.

Поле управления содержит идентификаторы типа кадра и операций протокола HDLC. Основной (8-битовый) формат поля управления приведен на рис. 16.

 

Тип кадра	Порядок передачи битов поля управления в канал
S -кадр		NR		P/F	s	s
U -кадр	u	u	u	P/F	u	u
	биты идентификации типа кадра

Рисунок 16 – Основной формат поля управления

Последовательность передачи битов в канал начинается с битов младших разрядов.

N_R – биты порядкового номера ожидаемого кадра (по модулю 8).

P/F – бит опроса/окончания опроса.

s – биты определяют тип S -кадра (его супервизорные функции). Так как таких битов только два, то количество супервизорных функций может быть 2²=4. Кодирование типов S -кадра приведено в таблице 2.

Таблица 2

Номер бита			Тип S -кадра (супервизорная функция)
Значения битов			RR (Receive Ready) – Готов к приему
		RNR (Receive Not Ready) – Не готов к приему
		REJ (Reject) – Переспрос (отказ)
		SREJ (Selective Reject) – Селективный (адресный) переспрос

u – биты определяют тип U -кадра. Общее количество возможных модификаций U -кадра 2⁵=32. В настоящее время стандартизованы только 18 типов U -кадра. Их кодирование приведено в табл.3.

Функции U -кадра	Биты	Назнач.
					К / О
SABM – установить основной асинхронный сбалансированный режим						+ / ‑
SNRM – установить основной режим нормального ответа						+ / ‑
SARM – установить основной режим асинхронного ответа						+ / ‑
SABME – установить расширенный асинхронный сбалансированный режим						+ / ‑
SNRME – установить расширенный режим нормального ответа						+ / ‑
SARME – установить расширенный режим асинхронного ответа						+ / ‑
DISC – разъединение						+ / ‑
SIM – установить режим инициализации						+ / ‑
RSET – возврат в исходное состояние						+ / ‑
UP – запрос передачи						+ / ‑
DM – режим разъединения						‑ / +
RIM – запрос инициализации						‑ / +
UA – ненумерованное подтверждение						‑ / +
RD – запрос разъединения						‑ / +
FRMR – некорректный кадр						‑ / +
XID – идентификация станции						+ / +
TEST – проверка						+ / +
UI – ненумерованная информация						+ / +

К – команда; О – ответ.

Кроме основного (8-битового) формата поля управления имеется также расширенный формат (16 бит). Термин «расширенный» означает расширение диапазона порядковых номеров передаваемых и принимаемых кадров до 127 (т.е. нумерация по модулю 128). Для операций с расширением порядковым номером размеры полей N_S и N_R увеличиваются от 3 бит (по модулю 8) до 7 бит (по модулю 128). Таким образом, размер управляющего поля увеличивается от одного байта до двух байт. Расширенный формат поля управления приведен на рис. 17.

 

Тип кадра

Порядок передачи битов поля управления в канал

I -кадр

NR

P/F

NS

S -кадр

NR

P/F

x

x

x

x

s

s

U -кадр

x

x

x

x

x

x

x

P/F

u

u

u

x

u

u

x – биты, значения которых не определены (рекомендуется х = 0).

Рисунок 17 – Расширенный формат поля управления

 

Кадр, имеющий расширенный формат управляющего поля, называется кадром расширенного формата.

Для перехода из режима основного (нерасширенного) формата в расширенный (и наоборот) используются специальные U -кадры. Например, с помощью U - кадра SABME можно перейти в режим расширенного формата из режима SABM.

При построении кадров необходимо учитывать какой формат кадра задан (основной, если вариант четный, или расширенный), а также вид системы ПД с РОС. Номер ожидаемого кадра в кадре-ответе на ошибку брать последнюю цифру зачетной книжки.

 

Формирование S-кадра RR

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

 

Формирование S-кадра REJ

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

 

Формирование U-кадра DISC

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

 

 

Формирование U-кадра DM

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

Вставка битов: 00011111 101000100011111 000111110 1010001000111110

 

Формирование U-кадра UA

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

Вставка битов: 1111110000110101 11111010000110101

 

Формирование U-кадра SABME

Флаг начала	Адрес	Управление	Контрольная последовательность	Флаг конца

Вставка битов: 00111111 111010101111101 001111101 1110101011111001

 

 

Кафедра Информационной безопасности и передачи данных

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

«СИНТЕЗ КОДОВОЙ КОМБИНАЦИИ ЦЫКЛИЧЕСКОГО КОДА»

 

Работу выполнил:

Студент группы ТС-3.1

Агапов С.

Вариант-60

Работу проверила:

Русляченко О.Ю.

 

 

Одесса 2012 г.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Курсовая работа по курсу “Технологии передачи дискретных сообщений” посвящена проектированию современной системы передачи данных, использующей стандартную процедуру канального уровня.

 

ВЫБОР ВАРИАНТА

Задание на работу составлено для 100 вариантов. Значения задаваемых параметров выбираются в зависимости от двух последних цифр зачетной книжки. Некоторые параметры являются общими для всех вариантов.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ

Курсовую работу желательно выполнять на белой бумаге формата А4, руководствуясь правилами оформления дипломных проектов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов/В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко и др.; под ред. В.П. Шувалова.- М.: Радио и связь, - 1990.

2. Н.В. Захарченко, А.А. Вараксин, Г.Г. Филатов Изучение принципов построения кодеков циклического кода – Методическое пособие - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2004 г.

3. Н.В. Захарченко, А.С. Крысько Односторонние системы передачи – Методическое пособие к практическим занятиям и лабораторным работам с рекомендациями по дипломному проектированию по дисциплине «Системы документальной электросвязи» - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2007 г.

4. Изучение принципов построения кадров канального уровня звена передачи данных. (Процедура HDLC, протокол Х.25 МКТТ); Метод. руководство, Одесса; Изд. ОЭИС, 1992.

5. Изучение процесса передачи кадров канального уровня звена передачи данных (Процедура HDLC, протокол Х.25 МКТТ). Метод. руководство, Одесса, Изд. ОЭИС, 1993.

6. Н.В. Захарченко, А.А. Вараксин, Г.Г. Филатов Изучение алгоритмов работы адаптивных систем передачи данных с переспросом - Методическое пособие к практическим и лабораторным работам по курсу «Системы документальной электросвязи» - Одесса, ОНАС им. А.С. Попова, 2002 г.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Необходимо:

Обеспечить заданную верность передачи, используя систему ПД с решающей обратной связью на основе процедуры HDLC. Для обнаружения ошибок использовать каскадный код, а для исправления – повторение неправильно принятой информации в режиме с ожиданием.

Требуется:

1. Рассчитать основные параметры циклического кода, который будет использоваться в курсовой работе как внутренний код каскадного кода. Синтезировать кодовую комбинацию ЦК в соответствии с рассчитанными параметрами. Проверить правильность получения КК в двоичной форме.

2. Закодировать полученную последовательность внешним кодом, в качестве которого использовать несистематический сверточный код (7,5). Рассчитать избыточность, вносимую каскадным кодом, а также кратность ошибок, которые он может обнаруживать и исправлять. Проверить исправление двукратных ошибок путем внесения ошибок в последовательность (номера ошибочных элементов соответствуют двум последним цифрам зачетной книжки)

3. Составить информационный кадр в соответствии со следующими данными: адрес станции-получателя – 2 последние цифры зачетной книжки в двоичной форме; номер передаваемого информационного кадра – номер группы; информационная последовательность – последовательность, полученная в п. 2; порядковый номер ожидаемого информационного кадра – 0.

4. Построить структурную схему ПД с РОС и ее временную диаграмму работы в масштабе. Рассчитать основные параметры заданной системы передачи.

5. Сформировать служебные кадры по процедуре HDLC, необходимые для процесса передачи информации по каналу связи.

6. Показать реализацию систем ПД с РОС, пользуясь процедурой HDLC. Использовать основной формат передачи кадров в случае, если последняя цифра зачетной книжки четная, и расширенный – в противоположном случае. Ошибочными считать байты с номерами, соответствующими двум последним цифрам зачетной книжки.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – Исходные данные для расчетов по пп. 1, 4.

Параметр	Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
р ош	2×10-3	5×10-4	1×10-3	7×10-5	3,7×10-3	4×10-4	2×10-5	2,5×10-4	1×10-4	3,5×10-4
d 0
РОС	ОЖ	НПбл	АП	ОЖ	НПбл	АП	ОЖ	НПбл	АП	НПбл
L, км
Параметр	Последняя цифра номера зачётной книжки
a	0,55	0,6	0,4	0,65	0,45	0,7	0,47	0,62	0,5	0,52
Р но(1*10-6)	1,0	0,5	0,7	0,8	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
В, бод
d