Реферат: Передача даних на залізничному транспорті
Передача даних на залізничному транспорті. 3
1. Способи забезпечення передачі даних. 3
2. Повторна передача інформації. 4
3. Коригувальні коди .. 4
4. Системи зі зворотним зв'язком .. 7
5. Апаратура передачі даних. 8
Список літератури .. 9
Передача даних на залізничному транспорті
1. Способи забезпечення передачі даних.
Передачею даних прийнято називати область електрозв'язку, що забезпечує передачу інформаці ії між ЕОМ або між ЕОМ і віддаленими абонентськими установками . Під терміном «данни е» розуміється інформація, представлена в формалізованномв иде , Призначена для обробки її технічними засобами і або вже оброблена ними. На залізничному транспорті для отримання інформації, що вимагає обробки за допомогою ЕОМ (наприклад, різних обліково-звітних і статистичних даних, необхідних для планування, контролю, оцінки ефективності роботи доріг і оперативного управління перевізним процесом) використовуються середовищ ства передачі даних.
До швидкості і вірності передачі даних пред'являються вимоги, дещо відмінні від вимог, що пред'являються до телеграфних систем. Необхідні більш високі показники швидкості і вірності передачі.
Швидкість передачі даних досягає значень від декількох сотень до декількох десятків тисяч імпульсів в секунду. Задовольнити такі вимоги можливо лише застосуванням електронних кінцевих пристроїв, які мають перевагу перед електромеханічними, як з технічних, так і за експлуатаційними показниками.
З огляду на відсутність в цифрових повідомленнях внутрішньої смислової надмірності. Імовірність помилки при передачі даних повинна бути не більше р = 10 -6. Застосовувані в даний час канали для передачі дискретних сигналів не забезпечують необхідну вірність прийому, тому для дотримання встановлених норм необхідно приймати ряд заходів. Існуючі методи підвищення вірності передачі можна розділити на три групи: організаційно-технічні (в тому числі поліпшення амплітудно і фазочастотних характеристик каналів, збільшення перехідного загасання між ланцюгами, поліпшення фільтрації в ланцюгах харчування), електротехнічні (вибір найбільш перешкодостійкого виду модуляції, збільшення потужності сигналу по відношенню до потужності перешкоди, заміна Стартостопні апаратів синхронними і ін.), введення додаткової надмірності (повторна передача інформації, застосування коригую їх кодів, застосування систем зі зворотним зв'язком).
Більшість причин зниження вірності передачі пов'язано з властивостями каналів, за якими здійснюється передача. Тому першу групу методів становлять заходи організаційно-технічного характеру, спрямовані на поліпшення якісних показників каналів зв'язку. Вони сприяють зменшенню дії перешкод, що призводять до спотворень елементів дискретних сигналів і появи помилок. Досвід показує, що дані заходи дозволяють зменшити ймовірність помилки в середньому в 5 разів.
Другу групу методів становлять заходи електротехнічного характеру, спрямовані на збільшення завадостійкості пе редачи елементів дискретних сигналів, т. е. заходи щодо поліпшення способів освіти і реєстрації імпульсів. Можливості цієї групи методів практично досить обмежені. Застосування їх дозволяє зменшити ймовірність помилки в 3-5 разів.
До третьої групи методів підвищення вірності передачі відносяться методи виявлення і виправлення помилок введенням додаткової надмірності в передані повідомлення. Вони реалізуються системами без зворотного зв'язку (повторна передача, коригувальні коди) і системами зі зворотним зв'язком.
Найбільш дієвими з перерахованих є методи третьої групи, що дозволяють підвищити вірність передачі теоретично в необмежену кількість разів. Це призводить до необхідності розглянути ці методи більш докладно.
2. Повторна передача інформації.
Метод повторної передачі інформації полягає в тому, що одна і та ж інформація передається кілька разів. Рішення про прийняте символі виноситься шляхом голосування за більшістю. Незважаючи на те, що при передачі деяких символів в окремих випадках можуть бути помилки, остаточне рішення помилкових символів не має, якщо всі три рази кодова комбінація прийнята правильно або коли вона прийнята правильно два рази з трьох. При триразовому повторенні інформації вірність підвищується приблизно в 5-10 разів у порівнянні з одноразовою передачею. Істотним недоліком цього методу є зменшення швидкості доставки повідомлення в стільки разів, скільки використовується, повторень. Це призводить до обмеження сфери застосування даного методу.
Іншим способом введення додаткової надмірності в передану інформацію є застосування коригувальних кодів. За допомогою коригувальних кодів можна виявити помилку (визначити факт її наявності) або виявити і виправити помилку (вказати місце помилки в блоці контрольованої інформації) в Пердана інформації. Як правило, кожна кодова комбінація, що підлягає пересиланні містить інформаційні (k) і контрольні розряди (r).
Всі безліч комбінацій n-елементного коду розбивається на два непересічних підмножини: разрешеннних і заборонених кодових комбінацій. Передача ведеться комбінаціями дозволеного підмножини .. Після отримання підсумкової комбінації проводиться її аналіз. Якщо прийнята комбінація належить підміна ножеству дозволених комбінацій, то виноситься рішення, що помилки немає, а якщо забороненого, то виноситься рішення, що помилка є. Природно, що помилка виявлена не буде, якщо одна дозволена комбінація перетвориться в іншу дозволену.
При виправленні помилок виконується дві операції. Спочатку встановлюється факт наявності помилки (описаним вище способом), а потім вказується місце помилкового розряду в контрольованому блоці. При довічним кодуванні цього досить, щоб виправити помилку, так як воно зводиться до інверсії помилково прийнятого розряду. Принцип виправлення помилок полягає в наступному. З урахуванням статистики помилок в каналі зв'язку підмножина прийнятих заборонених комбінацій розбивається на n непересічних підмножин. Кожне з цих підмножин ототожнюється з однією з дозволених комбінацій. Якщо прийнята комбінація належить підмножині 1, то виноситься рішення, що передавалася комбінація a1; подмножеству 2 - комбінація a2 і т.д.
Таким чином, виявлення або виправлення помилок коригувальним кодом досягається за рахунок застосування в ньому кодових комбінацій з великою кількістю елементів (п), ніж це потрібно для передачі корисної інформації (k). Величина введеної при цьому надмірності визначається коефіцієнтом надмірності
Серед основних кодів, використовуваних при передачі інформації необхідно зазначити наступні: код з перевіркою на парність, коригувальний код з постійною вагою, циклічні коди, ітерованих коди.
Код з перевіркою на парність. Цей код є одним з найпростіших з виявленням помилок, які використовуються для оцінки правильності введення / виведення інформації в апаратурі передачі даних. При побудові комбінацій цього коду до вихідних інформаційних розрядів додається один контрольний так, щоб число одиниць в вийшла кодової комбінації стало парних. Код з перевіркою на парність може виявити лише помилки непарної кратності, так як вони порушують умова парності одиниць в комбінаціях.
Коригувальний код з постійною вагою. Код будується таким чином, що в дозволене підмножина відбираються комбінації, які мають однакове число одиниць (постійна вага). Наприклад, комбінації 10101, 11100, 10110 та ін., Можуть скласти елементи дозволеного підмножини. Таких комбінацій буде 10 і вони можуть використовуватися для передачі цифрової інформації. Будь-які помилки, крім дворазовий різного виду, будуть виявлені таким кодом, так як вони порушують встановлений співвідношення одиниць і нулів в комбінації.
Циклічні коди. Ці коди є найбільш поширеними корректирующими кодами, застосовуваними в даний час в апаратурі передачі даних. Циклічні коди поряд з можливістю виявляти і виправляти поодинокі помилки і пакети помилок мають ще одним позитивним властивістю - простотою побудови кодерів і декодерів. Це і визначило їх широке застосування на практиці.
В теорії циклічного кодування кожну n-елементну комбінацію прийнято записувати у вигляді деякого полінома G (х) ступеня (п -1).
де а - цифри двійкової системи числення, що відображають елементи кодової комбінації; х - фіктивна змінна, що замінює собою підставу системи числення.
Властивості циклічного коду, а також вид кодера і декодера повністю визначаються утворюючим многочленом g (х) ступеня r. Операції кодування і декодування в циклічному коді зводяться до множення і ділення поліномів за правилами двійковій алгебри. При побудові надлишкового коду поліном неізбиточной кодової комбінації спочатку множиться на x r, а потім ділиться на який утворює многочлен g (x). Кодова комбінація циклічного коду F (х) виходить складанням полінома Р (х) із залишком від ділення. Виявлення помилки відбувається шляхом ділення полінома F ' (х), відповідного прийнятої кодової комбінації, на який утворює поліном g (x). Ознакою приналежності кодової комбінації дозволеному підмножині є ділення без залишку полінома F ' (х) на який утворює поліном g (х). При розподілі заборонених кодових комбінацій, що утворюються при помилковому прийомі в результаті дії перешкод, обов'язково вийде залишок, що і використовується для виявлення і виправлення помилок.
Кодер і декодер циклічного коду будуються на основі регістрів зсуву з логічними зворотними зв'язками (так звані багато-тактні лінійні фільтри), за допомогою яких здійснюються операції ділення поліномів.
Ітерованих коди. Ці коди виходять, якщо використовувати комбінації двох і більше кодів, т. Е. Операцію ітерації. Вони досконаліші. Ітерованих коди виходять шляхом розташування інформаційних символів у вигляді таблиці, кожен рядок якої кодується за певним правилом. Кожен стовпець таблиці теж кодується за певним правилом (в загальному випадку не обов'язково за тим же, що і рядок). У правому нижньому кутку таблиці дається результат перевірки контрольних символів (перевірка по рядках і стовпцях).
4. Системи зі зворотним зв'язком
Характерною особливістю методів повторної передачі і використання коригувальних кодів є те, що вноситься надмірність залишається постійною для кожного конкретного випадку в залежності від обраного коду або кількості повторних передач. Надмірність розраховується лише на якісь цілком певні умови проходження сигналів, при якій забезпечується достатній ступінь зменшення помилок. Якщо цей розрахунок орієнтувати на якесь середнє стан каналу, то в періоди поме-хоактквності (поява пакетів помилок) число невиявлених і невиправлених помилок може значно перевищити допустиме значення. Якщо ж орієнтуватися на найгірший стан каналу, то введена надмірність буде не завжди виправдана, що призведе до зниження ефективності системи зв'язку.
Найбільш раціональним і бажаним слід визнати випадок, коли вводиться надмірність може змінюватися в залежності від інтенсивності перешкод в каналі. Така можливість з'являється тоді, коли передавач отримує відомості про якість прийому сигналів по зворотному каналу. Системи, що використовують зворотний канал для цих цілей, отримали назву систем зі зворотним зв'язком. Залежно від виду сигналів, які передаються по зворотному каналу, розрізняють системи з інформаційної зворотним зв'язком і системи з вирішальним зворотним зв'язком (РІС).
У системах з інформаційної зворотним зв'язком по зворотному каналу зв'язку передаються ті ж блоки інформації, що і по прямому каналу зв'язку, а рішення про необхідність повторення раніше переданого блоку приймається в передавачі. Ці системи через необхідність застосування зворотного каналу з такою ж пропускною здатністю, що і прямий канал, а також з-за порівняно низькою швидкості передачі корисної інформації знайшли обмежене застосування.
У системах з вирішальною зворотним зв'язком по каналу зворотного зв'язку передаються лише сигнали рішення, тому його пропускна здатність може бути взята менше, ніж для прямого каналу зв'язку. Рішення про повторну передачу блоку приймає приймач.
Системи з інформаційної і вирішальною зворотним зв'язком будуються з обмеженим числом повторень, після чого включається аварійна сигналізація, яка потребує втручання обслуговуючого персоналу.
Незалежно від виду в системах зі зворотним зв'язком яку вносить надмірність змінюється за рахунок зміни числа повторних передач, яке визначається умовами проходження сигналів, тобто системи зі зворотним зв'язком є адаптивними системами, в яких темп передачі приводиться у відповідність до фактичного стану каналу зв'язку.
З розглянутих методів підвищення вірності передачі найбільшого поширення знаходять системи зі зворотним зв'язком і коригувальні коди в режимі виявлення або виправлення помилок. Режим виправлення помилок із застосуванням коригувальних кодів використовується рідко, лише у випадках, коли організація зворотного каналу утруднена або вимоги до допустимої затримки в передачі при довгих зв'язках занадто жорсткі. У переважній більшості випадків існуючі і проектовані системи передачі даних будуються на основі кодів з виявленням помилок і застосуванням зворотного зв'язку для повторної передачі тих комбінацій, помилки в яких виявлені. У деяких випадках виявляється доцільним виправлення помилок малої кратності в поєднанні з виявленням помилок великої кратності. Для виявлення помилок в основному використовуються циклічні і ітеративні (матричні) коди через простоту апаратурною і програмної реалізація кодерів і декодерів.
Апаратура передачі даних (АПД) служить для передачі інформації від віддалених джерел до інформаційно-обчислювальним центрам і назад.
Кінцеве обладнання мережі передачі даних виконує більш складні функції, ніж аналогічне обладнання телеграфної мережі. Крім функцій організації каналу передачі даних, синхронізації, перетворення повідомлення в електричний сигнал і назад, виникають додаткові функції по захисту повідомлення від помилок, управління ланцюгами стиків між АПД і ЕОМ, управління пристроями введення і виведення, діагностичний контроль і ін.
Основними елементами АПД є приймач ( ПП), пристрій захисту від помилок (УЗО), пристрій перетворення сигналів (УПС), автоматичне викличний пристрій (АВУ). Крім того, для АПД характерна наявність декількох типів пристроїв введення та виведення інформації.
На мережі передачі даних залізничного транспорту використовується низько- (50-200 біт / с) і середньошвидкісних (1200, 2400 біт / с) апаратура передачі даних.
Передача даних з низькими швидкостями здійснюється по комутованих і некомутованими телеграфним каналах. Передача даних з середніми швидкостями ведеться по телефонним до м мутіруемим і некомутованими каналами апаратурою «Акорд-1200», ТАП-3С, ТАП-34 і ін.
1. Волков В.М., Головін Е.С., Кудряшов В.А. Електричний зв'язок і радіо на залізничному транспорті. М .: Транспорт, 1991.
2. Волков В.М., Кудряшов В.А. Провідна зв'язок на залізничному транспорті. М .: Транспорт, 1986.
3. Каллер М.Я., Фомін А.Ф. Теоретичні основи транспортної зв'язку, М., 1989.
