Расчет основных показателей эффективности систем передачи с рос-ож, рос-нпбл, рос-ап.

 

Общие указания для расчета

Для расчета относительной эффективной скорость передачи системы ПД с РОС-ОЖ, РОС-НПбл, РОС-АП (п.п. 2.1, 2.2, 2.3) использовать параметры циклического кода, которые были получены при выполнении пункта 1.1 задания.

Пункты 2.4, 3.4, 4.4 выполняются с целью оценки эффективности функционирования системы ПД с обратной связью в различных состояниях дискретного канала. По заданным параметрам: , , необходимо вычислить значение коэффициента ошибок для «плохого» состояния канала.

При определении значения необходимо взять во внимание, что средняя вероятность ошибочного бита с учетом канала с двумя состояниями

 

.

 

Тогда

 

 

 

Для обнаружения ошибок в принятых блоках применяется циклический код. Для выбора степени образующего полинома циклического кода используется соотношение

,

где - длина избыточного кода.

Задаваясь последовательно значениями определяют, при каком его значении данное соотношение выполняется.

 

Системы ПД с РОС-ОЖ

Структурная схема РОС-ОЖ представлена на рис. 1.1. Работает система следующим образом. По сигналу управляющего устройства передатчика УУ_пер прямого канала ПК_пер источнику сообщений ИС посылается сигнал готовности аппаратуры к передаче данных. По этому сигналу ИС выдает одну очередную комбинацию сообщения, которая поступает в кодер и накопитель передачи Н_пер передатчика ПК_пер. Накопитель Н_пер служит для запоминания одной передаваемой комбинации с целью возможности ее повторения, если придет сигнал «Переспрос» по обратному каналу. Кодер в процессе кодирования добавляет к передаваемым информационным разрядам проверочные разряды, полученные по законам формирования разрешенных комбинаций применяемого избыточного кода, например циклического. Пройдя через передающий модем ПК_пер, дискретные сигналы приобретают вид, удобный для передачи по используемому каналу связи. Если последний является каналом ТЧ, то сигнал на выходе модема имеет вид модулированного колебания.

 

 

Рисунок 1.1 - Структурная схема системы ПД с РОС-ОЖ

В приемнике прямого канала ПК_пер сигнал после обратного преобразования в модеме приема появится через соответствующее время распространения t _p.Информационная часть комбинации записывается в накопитель Н_пр прямого канала, и одновременно эта комбинация поступает в декодер приемника прямого канала, с помощью которого производится обнаружение ошибок. Решающее устройство РУ выдает решение о качестве принятой комбинации на управляющее устройство УУ_пр. Через время анализа t _aн устройство УУ_пр прямого канала выдает команды в накопитель приема Н_пр и формирователь сигнала обратной связи ФСОС передатчика обратного канала ОК_пер.

Если ошибка не обнаружена, то формируется сигнал «Подтверждение» в обратном канале и выдается команда, по которой информация из Н_пр поступает потребителю ПС (на рис. 1.2 передача блока 1). Для наглядности графики сигналов, относящихся к разным частям системы, относительно ст. А и Б, разнесены (см. рис. 1.2). Пройдя по обратному каналу за время t _р.о.с, сигнал подтверждения распознается дешифратором сигнала обратной связи ДСОС на ст. А. С помощью УУ_пер через время анализа сигнала обратной связи t _а.о.с от ИС запрашивается очередная комбинация – и цикл передачи повторяется (информация в Н_пер и Н_пр в этом случае автоматически стирается, для того чтобы принять последующие информационные кодовые комбинации).

Если же ошибка в ПК_пр обнаруживается декодером, то формируется сигнал переспроса в обратном канале и УУ_пр ПК выдает команду, запрещающую выдачу информации потребителю ПС из Н_пр (эта информация уже не представляет интереса – она уничтожается в накопителе приема, т. е. «стирается»). Временная диаграмма процессов принятой кодовой комбинации с ошибкой показана на рисунке 1.2 при передаче комбинации 2. Пройдя по обратному каналу за время t _р.о.с, сигнал переспроса распознается ДСОС ст. А. С помощью УУ_пер через t _а.о.с из накопителя Н_пер хранящаяся там комбинация повторно передается в кодер и далее к ст. Б, а источнику сообщений ИС из УУ_пер поступает сигнал, запрещающий передавать очередную кодовую комбинацию.

 

Рисунок 1.2 – Временная диаграмма работы системы с РОС-ОЖ

 

Следовательно, информация из Н_пер будет повторяться до тех пор, пока не придет сигнал подтверждения. Если происходит длительное нарушение связи, в системе начинает циркулировать одна и та же комбинация – говорят, что система «зацикливается». С целью предотвращения «зацикливания» обычно ограничивают количество таких повторов. После некоторого числа повторов одной и той же комбинации система переводится в режим «авария».

Таким образом, источнику сообщений «разрешается» выдавать только по одной комбинации с паузой между двумя соседними, равной времени ожидания ответа подтверждения по обратному каналу.

2.1 Среднее значение скорости передачи для системы РОС-ОЖ

 

 

;

 

‑ время ожидания передачи блока данных;

‑ время распространения сигнала по каналу связи;

= 280000 км/с – скорость распространения сигнала;

‑ время блока прямого и обратного канала;

; ; .

 

Рассчитаем среднее значение скорости передачи для системы РОС-ОЖ:

 

 

2.2 Относительная эффективная скорость передачи для канала с «хорошим» состоянием определяется с учетом значения коэффициента ошибок

 

 

2.3. С учетом определяется для «плохого» состояния канала

 

 

2.4. Средняя относительная эффективная скорость передачи с учетом параметров двух состояний канала

 

 

Системы ПД с РОС- НП бл

Структурная схема системы РОС-НПбл аналогична схеме системы передачи данных с РОС-ОЖ и представлена на рис. 2.1, а временные диаграммы работы системы – на рис. 2.2.

 

 

Рисунок 2.1– Структурная схема системы ПД с РОС-НПбл

Работа системы происходит следующим образом. При отсутствии сигнала переспроса к ИС от УУ идет сигнал готовности аппаратуры к передаче (ЗОК – запрос очередной кодовой комбинации или информационного блока) и ИС соответственно выдает информационные кодовые комбинации. Они поступают в кодер и одновременно запоминаются в накопителе Н_пер емкостью h кодовых комбинаций (при отсутствии сигнала переспроса информация в Н_пер заменяется, сдвигаясь каждый раз на одну кодовую комбинацию или один информационный блок).

На приеме информационная часть очередной комбинации будет записана в Н_пр и одновременно декодер так же, как и в системе с РОС-ОЖ, определит наличие или отсутствие ошибок в этой кодовой комбинации. Решающее устройство (РУ) выдает соответствующий сигнал в УУ приемника ПК_пр. Если ошибка не обнаружена, то УУ ст. Б не формирует команды подтверждения и одновременно дает сигнал на вывод информационной комбинации из Н_пр потребителю. Не получая сигнала подтверждения, передатчик ст. А продолжает непрерывную передачу информации. Если же ошибка обнаружена, то УУ ст. Б формирует команду переспроса, передаваемую по обратному каналу на передатчик прямого канала ст. А.

При реализации такой системы возникают трудности, вызванные конечным временем передачи и распространения сигналов. Если в некоторый момент закончен прием комбинации, в которой обнаружена ошибка, то к этому моменту по прямому каналу уже ведется передача следующей комбинации. Если время распространения сигнала в канале превышает длительность комбинации, то к моменту окончания приема комбинации с ошибкой может закончиться передача одной или нескольких комбинаций, следующих за ней. Еще некоторое число комбинаций будетпередано до того времени, пока будет принят и проанализирован сигнал переспроса по второй комбинации. Так как передатчик повторяет лишь комбинации, по которым принят сигнал переспроса, то в результате повторения с запаздыванием порядок следования комбинаций, выдаваемых системой ПС, будет отличаться от порядка поступления комбинаций в систему. Но получателю кодовые комбинации должны поступать в том же порядке, в котором они передавались. Поэтому для восстановления порядка следования кодовых комбинаций в приемнике должны быть специальное устройство и буферный накопитель значительной емкости, поскольку возможны многократные повторения.

Решаются эти противоречия следующим образом. Системы с РОС-НП строят в основном таким образом, что после обнаружения ошибки приемник стирает кодовую комбинацию с ошибкой и блокируется на h кодовых комбинаций (т. е. не принимает h последующих кодовых комбинаций), а передатчик по сигналу переспроса повторяет h кодовых комбинаций (комбинацию с ошибкой и h- 1 комбинаций, следующих за ней). Такие системы с РОС-НП получили название систем с блокировкой РОС-НПбл. Эти системы позволяют организовать непрерывную передачу кодовых комбинаций с сохранением порядка их следования. Поэтому одновременно с формированием сигнала переспроса УУ ст. Б блокирует (т. е. запрещает) вывод информации потребителю из Н_пр на время, равное h комбинациям. Временная диаграмма для данного случая может быть проанализирована на примере обнаружения ошибки в комбинации 12 (рис. 2.2).

Получив сигнал переспроса по обратному каналу, УУ ст. А ожидает конца передачи последней комбинации, во время которой получен этот сигнал. Затем ИС блокируется также на время передачи h комбинаций, а из Н_пер в это время в канал через кодер передаются хранящиеся в накопителе последние h комбинаций (в примере на рисунке 2.2 это комбинации 12, 13, 14). После их передачи ИС опять получает разрешение на передачу очередных комбинаций. Таким образом, последовательность передаваемых и принимаемых комбинаций не нарушается.

В соответствии с вышесказанным, необходимая емкость накопителя Н_пер определяется из следующих соображений: каждый принятый по обратному каналу на ст. А сигнал переспроса соответствует комбинации, которая была передана t _ож секунд тому назад (см. рис.2.2). Следовательно, для того чтобы начать повторную передачу с комбинации, в которой была обнаружена ошибка, необходимо в накопителе Н_пер сохранить информацию за последние (t _бл + t _ож) секунд до момента получения сигнала переспроса.

 

 

Рисунок 2.2 – Временные диаграммы работы системы ПД с РОС-НПбл

 

3.1 Среднее значение скорости передачи для системы РОС- НПбл

 

;

где ‑ емкость накопителя; ‑ целая часть от ;

; .

 

Рассчитаем среднее значение скорости передачи для системы РОС- НПбл:

 

;

 

 

3.2 Относительная эффективная скорость передачи для канала с «хорошим» состоянием определяется с учетом значения коэффициента ошибок

 

 

3.3. С учетом определяется для «плохого» состояния канала

 

 

 

3.4. Средняя относительная эффективная скорость передачи с учетом параметров двух состояний канала

 

 

Системы ПД с РОС- АП

Приемник системы РОС-АП вырабатывает сигнал переспроса адресов (условных номеров) комбинаций, в которых обнаружены ошибки, т. е. осуществляет адресный переспрос. В соответствии с этими адресами передатчик повторяет только забракованные комбинации, а не весь блок [11, 18,19].

Структурная схема системы передачи данных с РОС-АП представлена на рис. 3.1. По сигналу запроса сообщение от ИС поступает блоком из m комбинаций. Сообщение на ст. А кодируется кодером, направляется в прямой канал связи и одновременно записывается в накопитель Н _{m пер} емкостью т комбинаций.

 

 

 

Рисунок 3.1– Структурная схема системы ПД с РОС-АП.

 

Принятое на ст. Б сообщение сначала по одной комбинации записывается в приемный накопитель Н₁ емкостью в одну кодовую комбинацию и декодируется. Если при декодировании комбинации ошибки не обнаруживаются, то управляющее устройство (УУ_пр) переписывает комбинацию из H₁ в накопитель H _{m np} емкостью т комбинаций. При этом комбинация размещается в регистре, который соответствует ее месту (номеру) в блоке данных. Если же фиксируется наличие ошибки, то УУ_пр стирает комбинацию из накопителя H₁ – и соответствующий этой комбинации регистр в Н _{m пр} остается свободным. Номера комбинаций с ошибками запоминаются в Н_адр.и. После окончания приема всего блока адреса искаженных комбинаций (2 и 5 на рис. 3.2) по команде УУ_пр через шифратор сигналов обратной связи (ШСОС) передаются по обратному каналу.

В передатчике ст. А они, после дешифратора (ДСОС), запоминаются в накопителе адресов запрошенных блоков Н_адр.з. Под управлением УУ_пер в соответствии с этими адресами из Н _{m пер} по прямому каналу передаются запрошенные комбинации с адресами. Источник информации при этом соответственно блокируется УУ_пер.

 

 

 

Рисунок 3.2 – Временная диаграмма работы системы ПД с PОС-АП

 

Принятые на ст. Б повторенные комбинации опять проверяются на наличие ошибок, а сопровождающие их адреса записываются в Н_{адр. и} и сравниваются с адресами искаженных комбинаций. Если ошибок ни в адресах, ни в комбинациях нет, то принятые комбинации записываются в соответствующие регистры H _{m пp}. Если обнаруживается ошибка в адресе или в комбинации, то процесс переспроса повторяется. Когда все регистры накопителя Н_пр будут заполнены, что свидетельствует о правильном приеме всего блока (или о том, что ошибки не обнаружены), то УУ_пр формирует и передает по обратному каналу сигнал подтверждения, а информация из Н _{m пр} выдается ПС. Получив сигнал подтверждения, УУ_пер разрешает ИС выдать очередной блок информационных комбинаций и стирает предыдущий блок информации в Н_пер.

Достоинством систем с РОС-АП, помимо уменьшения потерь времени на повторения, является практически полная независимость (при условии накопителя большой емкости) от длины линии связи, что особенно существенно, например, при передаче данных по спутниковым системам связи (через ИСЗ). Кроме того, если потребитель информации допускает браковку нескольких знаков в кодограмме при условии указания адресов забракованных знаков, то системы с РОС-АП позволяют обеспечить при этом более эффективное использование пропускной способности канала по сравнению с системами с РОС-НПбл. Действительно, в системах с РОС-НПбл, несмотря на наличие указанного допущения, число забракованных комбинаций путем переспросов все равно будет доводиться до нуля, а в системах с РОС-АП алгоритм может быть построен так, что подтверждение на прием блока (квитанция) будет выдаваться в том случае, когда число забракованных комбинаций в кодограмме не превышает установленного ПС предела.

Недостатком систем с РОС-АП является более сложный алгоритм обработки информации в передатчике и приемнике аппаратуры ПД по сравнению с алгоритмом систем с РОС-НПбл и, как следствие, большая сложность технической реализации. Применение программных методов позволяет преодолеть связанные со сложностью алгоритма недостатки, что открыло дорогу внедрению систем РОС-АП в практику.

В связи с вышеизложенным, применение систем с РОС-АП экономически было оправданно только на линиях большой протяженности и с высокой вероятностью ошибок. На современном уровне технологий телекоммуникационных систем алгоритмы работы систем РОС-АП используются достаточно широко до сетевого уровня взаимодействия открытых систем по семиуровневой модели OSI.

 

4.1 Среднее значение скорости передачи для системы РОС-АП

 

;

 

 

4.2 Относительная эффективная скорость передачи для канала с «хорошим» состоянием определяется с учетом значения коэффициента ошибок

 

 

 

4.3. С учетом определяется для «плохого» состояния канала

 

 

 

4.4. Средняя относительная эффективная скорость передачи с учетом параметров двух состояний канала