Оценка мешающих влияний в канале связи методом статистического анализа

Правила адресации
Первичная станция А	------ Команда (Адрес  В) ----->	Вторичная станция  В	Несбалансированная  конфигурация
	<----- Ответ  (Адрес В) ------
Комбинированная станция А	----- Команда (Адрес  В) ----->	Комбинированная станция В	Сбалансированная  конфигурация
	<----- Ответ  (Адрес В)------
	<----- Команда  (Адрес А) ------
	------ Ответ  (Адрес А) ----->

 

 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 использует порождающий полином в соответствии с рекомендацией МКТТ V.41.

   В качестве альтернативы технологии Fast Ethernet была выдвинута технология со скоростью передачи данных 100 Мб/с – 100 Base-VG (VoiceGrade – передачи голоса) – 100VG-AnyLAN.

   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 (9864 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.

    

 
 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.
• 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.

    

 
 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:

• 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).

    

 
 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       7. Составление алгоритма функционирования передающего и приёмного устройства для системы РОС.

       В системах  с РОС и непрерывной  передачей по прямому каналу идет непрерывная передача сообщений, закодированных кодом, обнаруживающим ошибки.  Сигнал подтверждения не передается. Одновременно с передачей в канал информация записывается в ЗУ. При обнаружении ошибки по обратному каналу посылается сигнал «Переспрос». В такой системе скорость передачи выше, чем в системе с РОС и ожиданием.

       Повысить  пропускную способность можно, пользуясь  адресной системой с РОС. В таких  системах кодовые комбинации (знаки) включают и сообщение об адресе. В качестве адреса используют номер  знака в пределах блока, состоящего из нескольких кодовых комбинаций. Идея повышения пропускной способности заключается в том, что принятые кодовые комбинации в виде блока из n знаков в пункте приема анализируются. Все нормально принятые знаки записываются согласно адресам в ячейки ЗУ, а знаки с ошибками стираются, и их номера запоминаются в устройстве накопления адресов. После окончания приема очередного блока эти адреса передаются по обратному каналу в пункт передачи. По этим адресам производится извлечение соответствующих знаков из ЗУ и осуществляется их повторная передача. В результате все ячейки ЗУ приемного устройства оказываются заполненными и блок передается потребителю. Если и при повторной передаче выявляются ошибки, то процесс повторяется.

   Алгоритм  работы системы РОС-ап по окончании  приема блока представлен на рис.7.1, а соответствующая временная диаграмма на рис.7.3.

   Достоинство – помимо уменьшения потерь времени  на повторение, практически полная независимость от длины линии.

   Однако  адресные системы с РОС характеризуются  и более сложной аппаратной реализацией.

   Составление алгоритма функционирования является одной из важнейших задач проектирования устройств защиты от ошибок (УЗО). Алгоритм определяет основные функции устройства и последовательность их выполнения, а структурная схема представляет собой его техническую реализацию.

   Перечень  основных функций, которые являются типовыми для всех типов УЗО:

• начальная установка блоков УЗО;
• прием, преобразование и контроль информации, поступающей от источника на передающей стороне, и выдача ее потребителю на приемной;
• обмен управляющими сигналами между отправителем (УПС – устройство преобразования сигналов) и потребителем (ООД );
• генерирование тактовых импульсов и синхронизация (в случае работы без УПС), групповое фазирование (по циклам);
• формирование служебных символов начала и конца блока, номера блока, «Подтверждение», «Запрос», «Стирание» и др.;
• подсчет числа бит в блоке, формирование номеров блоков при передаче и проверка соответствия очередности их поступления на приемной стороне;
• кодирование и декодирование сообщений;
• формирование информационных блоков и хранение их в буферных накопителях передатчика и приемника до принятия решения о приеме их с заданной верностью;
• подсчет количества переданных подряд одних и тех же блоков;
• формирование сигналов аварийной ситуации и их индикация;
• индикация состояния аппаратуры.

Рис.7.1  Алгоритм функционирования передающей части УЗО

 

       Рис.7.2  Алгоритм функционирования приемной части УЗО

Рис. 7.3 Временные диаграммы работы системы с РОС-ап 

   В этой системе каждая ошибка приводит к меньшим затратам времени: , где - время распространения, а - общее время анализа ошибки и адреса. Отсюда и более высокая пропускная способность. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       8. Составление схемы кодирующего и декодирующего устройств для варианта обнаружения ошибок. 

   Основу  всех схем кодеров и декодеров  составляют регистры сдвига, выполняющие операции умножения и деления многочленов. Мы будем строить схемы на основе метода деления исходного многочлена на порождающий полином.

   

   Рис.8.1  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 семи тактов комбинация через элемент ИЛИ поступает в канал связи и параллельно через сумматор по модулю 2 в регистр сдвига. В элемент регистра от деления на g(x)= x⁹+ x²+1 образуется остаток R(x). Затем элемент И1 закрывается, а И2 открывается и через элемент ИЛИ начинается считывание комбинации остатка R(x) в канал связи. 

   

   Рис.8.2 Декодер 

   Восьмиэлементный  регистр сдвига RG1 выполняет роль накопителя информационных символов, а регистр RG2 – операцию деления принятых комбинаций на порождающий полином g(x)= x⁹+ x²+1.

   При приеме комбинаций элемент И5 в течение восьми тактов открыт, и информационные символы поступают одновременно в регистры сдвига RG1 и RG2. Затем элемент И5 закрывается, и в последующие семь тактов проверочные символы приходят только в регистр сдвига RG2. После пятнадцатого такта на элементы И1–И4 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 делении 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.