Лекции по «Основы передачи данных»

Групповыми модемы – называют совокупность отдельных модемов, объединённых на общем шасси в модемный пул и имеющих общий блок питания, устройства управления и отображения.

Классификация модемных протоколов

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Организации по стандартизации используют общепринятые аббревиатуры модемов:

DTE – Data Terminal Equipment (ООД) служит для обозначения ЭВМ, терминала или любого другого устройства, подключенного к модему.

DCE – Data Communication Equipment (АКД) – аппаратура канала данных. Служит для обозначения модема.

По поддержке протоколов модемы можно классифицировать в соответствии с реализованными протоколами:

- Международные

- Фирменные

   Протоколы международного  уровня разрабатываются под эгидой ITU и принимаются в качестве рекомендации.

    Все рекомендации ITU относительно модемов относятся к серии V.

    Фирменные протоколы  разрабатываются отдельными комиссиями – производителями модемов, с целью продать в конкурентной борьбе.

    С функциональной точки  зрения модемные протоколы могут  быть разделены на следующие  группы 

  1. Протоколы, определяющие нормы взаимодействия модема с каналом связи V2 V25;

2. Протоколы регламентирующие соединения и алгоритмы взаимодействия модема и ООД – оконечного оборудования данных или DTE (Data Terminal Equipment) V10, V11, V24, V25, V25 bis, V28;

3. Протоколы модуляции, определяющие основные характеристики модемов, предназначенных и выделенных ТЧ каналов. К ним относятся такие протоколы, как V37, V22, V32, V34, H5T, ZgX и др.

4. протоколы защиты от ошибок: V41, V42, MKP1-MHP4.

5. Протоколы сжатия передаваемых данных , такие как MKP5, MMP7, V42B15.

6. Протоколы, определяющие процедуры диагностики модемов использования и измерения параметров каналов связи – V51,- V 52, V53, V54, V56.

7. Протоколы согласования параметров связи на этапе её установления, (Hand Shaking),  -V8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 6. Протоколы интерфейсы. Структурная схема модема.

 

Интерфейс модема

 

             Интерфейс DCE с каналом (стык 1)

 

 

 

 

                                                           Интерфейс DTE DCE (стык 2)

Профиль протоколов для модема

с функциями физического и канального уровней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Современные модемы предоставляют следующие возможности:

1. Повышают достоверность передачи  по каналам связи с использованием  систем с обратной связью и  кодами, обнаруживающими ошибки.

Р(х) = х16+х12+х5+1

2. Повышают скорость передачи  информации по каналам связи  за счет сжатия данных (протокол V.42 bis или V.44)

3. Позволяет динамически изменять  скорости передачи, в зависимости  от каналов связи.

4. Позволяет автоматически выбирать  скорость передачи, метод модуляции, алгоритм работы, в зависимости  от возможностей модема, включенного  на противоположном конце.

5. Позволяет автоматически контролировать  параметры модема и канала  связи с выводом результата  на линии – дисплей.

 

Протоколы сжатия и коррекции ошибок

 

Стандарт	Организация, утвердившая протокол, год	Назначение
V.42	ITU, 1980	коррекция ошибок
V.42 bis	ITU, 1990	сжатие
V.43	ITU, 1998	коррекция ошибок
V.44	ITU, 2000	сжатие
MNP1	Microcom, 1990	сжатие
MNP2	Microcom, 1990	коррекция ошибок
MNP3	Microcom, 1990	коррекция ошибок
MNP4	Microcom, 1990	коррекция ошибок
MNP5	Microcom, 1999	сжатие
MNP7	Microcom, 1999	сжатие
MNP9	Microcom, 1999	сжатие
MNP10	Microcom, 1999	коррекция ошибок

 

Процесс соединения модемов состоит из следующих стадий:

1. Установление физического телефонного  соединения

2. Анализ характера КС. Выбор  параметров для компенсации искажений и определение оптимальной скорости передачи данных.

3. Авторизация пользователя и  установление соединения по соответствующему  протоколу.

Кроме того, современные модемы обеспечивают:

1) Цифровую запись воспроизведения  звука;

2) Распознавание условных звонков

3) Определение номера вызывающего  абонента

4) Дистанционное конфигурирование

5) Адаптация к условиям передачи

6) Защита от несанкционированного  доступа

 

Порт интерфейса – обеспечивает взаимодействие с АТЕ. В случае внутренней реализации и модема, вместо интерфейсов, - может применяться интерфейс внутренней реализации и модема, вместо интерфейсов, - может применяться интерфейс внутренней шины компьютера 18А.

      Порт канальный интерфейс обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом. Канал может быть аналоговым или цифровым.

   ПЗУ хранит микропрограмму  управления модема. Память используется  для временного хранения данных  и выполнения промежуточных вычислений  универсальным и цифровым сигнальным  процессором.

    Сигнальный процессор выполняет основные функции протоколов модуляции – кодирования сверочным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т.д.

    Специализированный модемный  процессор осуществляет собственно  процесс модуляции / демодуляции.Обобщенная структурная схема модема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 7. Помехи и ошибки в каналах связи

 

Модели дискретных каналов

Первоисточником искажений и ошибок в СПД являются помехи в КС, которые проявляются в виде краевых искажений и дроблений. Ошибки являются результатом неправильных значений сигналов на выходе устройства регистрации. Поэтому одним из важных аспектов проблемы защиты от ошибок является изучение и классификация ошибок, а также анализ их возможных моделей. Известно, что метод защиты от ошибок базируется на той или иной модели ошибок, и в соответствии с этой моделью ориентирован на обнаружение или исправление ошибок. Для научно обоснованного выбора параметров помехоустойчивого кода необходимо знание моделей источника ошибок.

Несоответствие принятого сигнала данных переданному, называется ошибкой.

Модель симметричного канала:

  «0»                     «0»                     

 

 

                      Рош                                                 q – вероятность правильного приема

                                                            Рош – переходы к ошибке с вероятностью ошибки

 

«1»          q           «1»

 

 

 

 

 

                                  ei                  ^                  ai – сигнал на передаче

      ai                                                                      ai

 

 

Под параметрами дискретного канала понимают одно или несколько его основных статистических характеристик, с помощью которых можно определить все остальные статистические характеристики. Число параметров дискретного канала зависит от характера распределения ошибок во времени. В случае, когда ошибки в каналах появляются независимо друг от друга с вероятностью Рош, то вероятность появления t ошибок в блоке длиной n

 

Pош – вероятность появления хотя бы однократной ошибки в блоке длиной n

P() – вероятность правильного приема

n – длина комбинации

 

  ИДС – Источник дискретных сообщений

 

Двухпараметрическая модель дискретного канала.

 

Эта модель предложена Л.П. Пуртовым:

  

Состоит из 2-х параметров:

Р – вероятность ошибки

- показатель … ошибок.

Обычный разброс предельных значений вероятности ошибок и следующий:

Р – вероятность ошибки меняется от 10-6 до 5*10-2 (в спутниковых каналах, радиорелейных и т.д.)

 меняется от 0,1 до 0,7.

 

Классификация канала по модели Пуртова:

Классификация ДК (дискретный канал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 8. Методы повышения верности

 

Методы повышения верности весьма многочисленны и разнообразны. Для удобства анализа можно разбить все эти методы на три группы. Большинство причин снижения верности связано со свойствами каналов связи, по которым осуществляется ПДИ, поэтому первую группу методов составляют меры эксплуатационного и профилактического характера, направленные на улучшение качественных показателей каналов связи. Эти меры призваны если не устранить, то во всяком случае сократить число и уменьшить интенсивность действия источников помех и искажений, вызывающих ошибки при передаче ДИ: неравномерности АЧХ и ФЧХ, импульсные шумы и кратковременные перерывы , нестабильность уровня передачи, сдвиги несущих частот и т. п. Это достигается рядом технических и организационных мероприятий.    

 К первым следует отнести, например, улучшение стабильности  работы генераторного оборудования, АРУ, схем резервирования электропитания систем ВЧ передачи ко вторым - выявление неисправного оборудования и его элементов и своевременная их замена, тщательное соблюдение диаграммы уровней, повышение культуры технического обслуживания и, в частности, принятие специальных мер предосторожности при производстве измерительных и профилактических работ на каналах во время передачи ДИ. Опыт показывает, что указанные мероприятия позволяют уменьшить коэффициент ошибок в среднем в 5 раз.    

Ко второй группе относятся мероприятия, направленные на увеличение помехоустойчивости передачи единичных элементов ДИ, . е. меры по улучшению способов и устройств образования дискретного канала. Речь идет о таких мерах, как повышение отношения сигнал/помеха за счет увеличения амплитуды, длительности или спектра частот полезного сигнала, применение более помехоустойчивых методов модуляции и более совершенных методов приема сигналов и т. п.

Однако возможности данного направления повышения помехоустойчивости сигналов практически довольно ограничены. Сколько-нибудь существенно увеличить амплитуду сигналов дискретной информации, передаваемой по цепям линий связи, нельзя из-за опасности возникновения, недопустимых переходов на соседние цепи. Если передача данных осуществляется по каналу ТЧ, то мощность дискретных сигналов еще больше ограничивается из-за необходимости не допустить перегрузку групповых усилителей.

Увеличение длительности единичных элементов с одновременным введением интегрирования в решающей схеме приемника позволяет понизить вероятность ошибки символа, однако получить удовлетворительную верность только таким путем все же не представляется возможным, не говоря уже о неизбежном при этом снижении скорости передачи. Не следует также забывать, что все способы увеличения верности, связанные с использованием более помехоустойчивых методов передачи, сопряжены с определенными материальными затратами. 

К третьей группе мер по повышению верности передачи дискретной информации относятся методы обнаружения и исправления ошибок в принятой информации. Эти методы можно реализовать системами без обратной связи (БОС) и системами с обратной связью (ОС).

Основной причиной появления ошибок являются помехи в непрерывном КС, а также его неидеальность.

Причинами ошибок могут быть также сбои и отказы аппаратного и программного обеспечения, а также неправильные действия персонала. Методы повышения верности разделяются на 3 группы: