книги / Методы борьбы с помехами в каналах проводной связи

так как V ] -------<С1, что следует из (9.54). Следовательно, если ЬвЛOn Р/

<*=1 в каналах интервалы между пакетами помех распределены по ги­

перэкспоненциальному закону и выполняется условие (9.54), то функцию распределения интервалов между переключениями можно считать экспоненциальной, причем средний интервал между пере­ ключениями 9щж= 1/рппв этом случае больше, чем средний интервал

Зная распределение интервалов между переключениями, перей­ дем к определению вероятности необнаруженной ошибки на выходе канала ПД и тракта из двух каналов.

Вероятность НО на выходе.канала ПД обусловлена действием импульсных помех и перерывов:

Если потоки пакетов помех в каждом из каналов, образующих тракт, пуассоновские, то тракт не дает выигрыша по достоверности. Действительно, в этом случае распределение интервалов между переключениями экспоненциальное, причем

Таким образом, выигрыш в достоверности зависит от характера распределения интервалов между пакетами помех. Для реальных распределений, характеризующихся длинными «хвостами» функций распределения, выигрыш достигает пяти—десяти раз. Так, напри­ мер, при испытании канала ПД с кодом (30, 25) получена оценка

231

*£> -3.10-* Тракт из двух каналов с параллельной выборкой обеспечил в тех же условиях рJJ* =2*10~8

Перейдем теперь к анализу пропускной способности СПД с ре­ зервными каналами ПД.

Если tar*~oo, то А.щж-^0 и пропускная способность системы не превосходит пропускную способность канала ПД. При ограничении /а пропускная способность системы увеличивается за счет ограни­ чения длительности помех при условии, что время -переключения меньше разности между средней длительностью пакета помех и временем анализа. При tor+О потери пропускной способности обу­ словлены импульсами совпадения пакетов помех и каналах.

Средняя частость импульсов совпадений [44]

где xs— средняя длительность пакета помех в s-канале; ,ps — сред­ няя частость пакетов помех в s-канале; ifs(y) — плотность распре­

деления длительности пакета помех в s-канале; хп,п — средняя длительность импульсов совпадения. Для системы без ожидания с обратными каналами, имеющими те же характеристики, что и прямые каналы,

различных соотношениях между частостью пакетов импульсных

помех Я и перерывов р. При расчетах были использованы резуль­ таты аппроксимации реальных длительностей пакетов помех с по­ мощью гиперэкспонециального распределения (см. гл. 3 и_4).

Кривые рис._9.11 показывают, что при реальных значениях р =

= 10-3 с-1 и Я=10~2 с-1 для канала ПД А С ^5% , для двухканаль­ ного тракта ПД АС^0,1 %.

Однако переход к многоканальному тракту обусловлен не столь­ ко желанием повысить пропускную способность с 95 до 100%, сколько стремлением существенно уменьшить вероятность отказа (задержки сверх допустимого предела) при действии перерывов и импульсных помех.

232

Отказы в тракте возникают при совпадении перерывов и па­ кетов импульсных помех в каналах, причем длительность импуль­ сов совпадений должна превышать AT0Q. Вероятность отказа в

Рис. 9.11. Пропускная способность канала и тракта ПД:

тракте с п параллельными каналами для СПД с жестким темпом обновления

fп, п (т) — плотность распределения длительности импульсов совпа­ дения пакетов ошибок:

(9.67)

233

В ф-лах (9.66) и (9.67)' приняты следующие обозначения: xg— средняя длительность пакета ошибок в g-м канале; р» — средняя частость пакетов ошибок в i-u канале; Ато— минимальная дли­ тельность пакета ошибок; fg(y) — плотность распределения дли­

тельности пакетов ошибок в g-м канале; тп,п — средняя длитель­ ность импульсов совпадения:

(9.68)

При создании СПД для передачи быстростареющей информа­ ции наиболее часто используют двухканальные тракты ПД. Трех­ канальные тракты применяются значительно реже, так как реали­ зация алгоритма трехканального тракта требует значительного усложнения комплекса аппаратуры.

Для решения вопросов организации системы контроля парамет­ ров каналов необходимо раздельно оценить влияние перерывов и импульсных помех на надежность тракта. В двухканальном тракте отказы могут возникать либо при совпадении перерывов, либо при совпадении пакетов импульсных помех, либо при совпадении пере­ рывов в одном канале с пакетом импульсных помех в другом.

Учитывая, что средняя длительность пакетов импульсных помех много меньше средней длительности перерывов, вероятностью от­ казов, обусловленных совпадением пакетов импульсных помех в каналах, можно пренебречь. Вероятность отказа при совпадении перерывов может быть определена по ф-ле (9.65).

Если плотность распределения перерывов по длительности вы­ ражается гиперэкспоненциальной функцией, то более удобно поль­ зоваться другой формулой:

где pi — частость перерывов, каждый из которых превышает ДГ0б;

^ов

Для оценки вероятности отказов, обусловленных действием пе­ рерывов в одном канале и импульсных помех в другом, можно также использовать ф-лу (9.65). Однако расчеты по этой формуле связаны с громоздкими выкладками, необходимыми для определе­ ния плотности распределения длительности импульсов совпадения.

234

Для приближенной оценки влияния импульсных помех на надеж­ ность тракта можно воспользоваться соотношением

где pi — вероятность отказа при действии импульсных помех в t-м

либо трехканальный тракт, либо резервные-каналы ТЧ для под­ мену отказавших.

Оценим эффективность этих двух способов.

Для грубой оценки вероятности отказа трехканального тракта

235

лах, причем длительность каждого пакета больше АТ0б\ Кг — ко­ эффициент готовности канала. Для простоты предполагаем, что характеристики всех каналов одинаковы. Формула (9.73) позволяет оценить, во сколько раз уменьшается вероятность отказа при пере­ ходе от двухканального к трехканальному тракту:

Р « 0 * » - 1 Я З ( 1 - К Г)1.

При резервировании канала ТЧ достигается ограничение вре­ мени восстановления отказавшего канала. Плотность распределе­ ния длительности перерывов, ограниченных значением trp, равна

Выигрыш в надежности за счет использования третьего резерв­ ного канала равен отношению среднего времени восстановления нерезервированного канала к среднему времени восстановления канала с помощью резервирования:

ГрО(2)ТК

(9.75)

р№>

^ОТК

Средняя длительность восстановления канала ТЧ равна 25 мин. Среднее время резервирования не превышает 3 мин. Следователь­ но, использование резервного канала позволяет почти на порядок уменьшить вероятность отказа.

На рис. 9.12 приведены данные расчетов надежности СПД с жестким темпом обновления при реализации этих систем в виде одноканальных, двухканальных трактов и двухканального тракта с дополнительным резервным каналом ТЧ. Выбор того или иного ва­ рианта организации тракта ПД зависит от требований к СПД и характеристик каналов.

Широкое использование двухканальных трактов с параллель­ ной работой для передачи быстростареющей информации обуслов­ лено тем, что одновременно с повышением надежности работы тракта улучшаются также и другие показатели эффективности: про­ пускная способность и верность передачи. Усложнение аппаратуры ПД и обусловленное этим увеличение ее стоимости не играют су­ щественной роли, поскольку большую часть расходов по эксплуа­ тации тракта ПД составляют расходы на аренду каналов связи. Все это привело к тому, что тракты с переключением каналов ПД в настоящее время почти не применяются.

Для систем ПД, созданных на основе использования линейных трактов, расходы на аренду каналов во много раз больше расходов

236

на закупку аппаратуры. Это обстоятельство обусловливает целесо­ образность построения сложных комплексов аппаратуры ПД, по­ зволяющих максимально использовать пропускную способность ка­ налов связи.

9.7. Эффективность СПД с программно управляемым алгоритмом

Предположим, что необходимо обеспечить обмен данными меж­ ду двумя удаленными ЭВМ, причем требования к передаче дан­ ных меняются в зависимости от характера решаемых задач. Если известны объем данных Q и допустимое время задержки доставки сообщений /дот то требуемая пропускная способность СПД нахо­ дится как Сс>(?//доп. Для повышения надежности передачу дан­ ных обычно организуют по k разнесенным трассам. В каждой трас­

се организуется в общем случае щ каналов.

k

Число каналов щ должно удовлетворять соотношению2 пг С ^ 1=1

^С с, где гц — количество каналов в i-й трассе; k — число незави­ симых трасс (/е^З).

Для обмена данными между двумя удаленными ЭВМ целесо­ образно применить наиболее эффективный алгоритм с решающей обратной связью и адресным переспросом. Алгоритм СПД с ад­ ресным переспросом для одноканальной системы был описан в гл. 6. Рассмотрим особенности работы адресной системы с п каналами.

Сообщение на передаче делится на блоки, к каждому из кото­ рых добавляются избыточные элементы для обнаружения ошибок на приеме и служебные элементы, содержащие адрес данного бло­ ка и адрес блока, принятого по обратному каналу без ошибок. Бло­ ки поступают на входы каналов в соответствии с заданной дисцип­ линой обслуживания, которая меняется в зависимости от качества работы данного канала.

Контроль за качеством работы канала осуществляется с по­ мощью подсчета количества блоков, принятых с ошибкой. При об­ наружении серии ошибок в прямом или обратном канале вход дан­ ного канала блокируется, а сам канал переходит в режим фазиро­ вания. После успешного завершения фазирования блокировка сни­ мается.

Блоки, правильно принятые на противоположной станции, сти­ раются на передаче. Оставшиеся блоки образуют очередь в соот­ ветствии с номером (адресом), причем блоки в порядке возраста­ ния номеров направляются в каналы для повторной передачи. Вследствие этого задержка в передаче блока сводится к минимуму. Вероятность задержки в передаче блока примерно равна вероят­ ности задержки в системе с i параллельными каналами, а пропуск­ ная способность почти в i раз выше.

При необходимости алгоритм работы системы может быть ус­ ложнен для того, чтобы особо важные сообщения могли быть пере­ даны с необходимыми показателями эффективности. При повышен­

237

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Бейнар Л. А., Климушин В. А. Результаты обработки экспериментальных данных о длительностях пропаданий уровня сигнала. — В сб. научных трудов ЦНИИС, 1969, № 2, с. 89-100.

2.Бомштейн Б. Д., Бурда Л. Я.* Фарбер Ю. Д. Качественные показатели трак­ тов и каналов высокочастотных систем передачи. М., «Связь», 1972. 208 с.

3.Бомштейн Б. Д., Бурда Л. Я., Фарбер 10. Д. Настройка многоканальных систем уплотнения кабелей связи. М., «Связь», 1967, 364 с.

4.Борисов Ю. Пм Ленин П. Н. Основы многоканальной передачи информации. М., «Связь», 1967. 431 с.

с.193—197.

9.Гарновский Н. Н. Теоретические основы электропроводной связи. М., Связьиздат, 1956. 692 с.

10.Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 1 М., «Советское радио», 1966. 439 с.

11.Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 2. М., «Советское радио», 1967. 327 с.

12.Гуров В. С., Емельянов Г. А., Етрухин Н. Н. Передача дискретной информа­ ции и телеграфия. М., «Связь», 1969. 559 с.

13.Давыдов Г. Б. Вопросы фазовой коррекции каналов связи для передачи дан­

ных при наличии помех. — В сб. научных трудов ЦНИИС, 1966, № 1, с. 5—21.

14..Давыдов Г. Б. Основы теории и расчета фазокорректирующих цепей. М., Связьиздат, 1958. 293 с.

15.Данилов Б. С. Помехоустойчивость высокоскоростных систем передачи циф­ ровой информации с фазовой и амплитудно-фазовой манипуляцией. — В кн: Фазовая и относительная фазовая телеграфия. М., «Связь», 1967, с. 56—62.

16.Дарова П. Н. и др. Статистический анализатор импульсных помех и пере­ рывов в телефонных каналах, используемых для передачи данных. — В сб. научных трудов ЦНИИС, 1965, № 2, с. 130—145.

17.Дивногорцев Г. П. Экспериментальная проверка гипотезы — кратковременные прекращения в телефонных каналах, как источник импульсных помех.— «Электросвязь», 1964, № 6, с. 77—79.

18.Диткин В. А., Кузнецов П. И. Справочник по операционному исчислению.

Основы теории и таблицы формул. М.—Л., Гостехиздат, 1951. 255 с.

19.Дриацкий Н. М., Харитонов А. И. Индивидуальное оборудование СИО-60 для многоканальных систем дальней связи. М., «Связь», 1964.' 64 с.

20.Етрухин Н. Н. Международные рекомендации по передаче данных — «Обзор­ ная информация о зарубежной технике связи. ЦНИИС, 1969, № 6, с. 3—40.

21.Заренин Ю. Г. Корректирующие коды для передачи и переработки информа­ ции. Киев, «Техника», 1965. 170 с.

22.Зубовский Л. И., Киселев Л. Км Кулик Н. М. Импульсные помехи в теле­

23.Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и воздушные линии связи. М., Связьиздат, 1961.

24.Каналы передачи данных. М., «Связь», 1970. 304 с.

239

25. Киселев Л. К. Способ определения участков возникновения импульсных по­ мех в каналах тональной частоты. — В сб. научных трудов ЦНИИС, 1970,

№7, с. 50—59.

26.Киселев Л. Е., Мамонов В. А., Мешков А. А. Способ обнаружения участков возникновения импульсных помех в каналах связи. А. С. № 307537 (СССР). Опубл. в бюлл. «Открытия. Изобретения. Лром. образцы. Товарные знаки», 1971, № 20.

27.Киселев Л. К., Овсейцева В. А. Устройство для регистрации импульсных по­ мех в каналах передачи дискретной информации. А. С. № 234445 (СССР). Опубл. в бюлл. «Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки»,

1969, № 4.

28. Климушин В. А., Енюков И. С. Анализ функционирования одного типа сис­ тем ПД. — В кн.: Массовое обслуживание в системах передачи информации. М., «Наука», 1969, с. 175—189.

29.Кокс Д. Р., Смит В. Л. Теория восстановления. М-. «Советское радио», 1967. 299 с.

30.Кувшинов Б. И., Назаров М. <В , Попов О. В. Теория передачи сигналов. М., «Связь», 1970. 368 с.

31.Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники М., «Совет­

с.103—112.

35.Мешков А. А., Мельников В. В., Зубовский Л. И. Измерение телефонных каналов, предназначенных для передачи данных. М., «Связь», 1967. 50 с.

310с.

38.Передача данных. М., «Связь», 1969. 175 с.

39.Передача сообщений. Т. 1. Под ред. Э. Гельцлера и Д. Тирбаха. М., «Связь», 1971. 368 с.

40.Петрович Н. Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой ма­ нипуляцией. М., «Советское радио», 1965. 263 с.

41.Покровский Н. Б. Расчет и измерение разборчивости речи. М., «Связь», 1962.

392с.

с.20—26.

43.Элементы теории передачи дискретной информации. М., «Связь», 1972. 232 с.

44.Седякин Н. М. Элементы теории случайных импульсных потоков. М., «Совет­ ское радио», 1965. 261 с.

45.Сильвинская К. А. Расчет выравнивателей и фильтров при помощи шабло­ нов. М., Связьиздат, 1963. 96 с.

46.Система многоканальной связи К-1920. М., «Связь», 1968. 480 с.

47. Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение

кпередаче дискретных сообщений. М., «Связь», 1971. 376 с.

48.Тамм Ю. А. Некоторые вопросы предсказания ошибок по параметрам линей­ ного сигнала при передаче дискретной информации. — В сб. научных трудов

49.Теплое Н. Л. Помехоустойчивость систем передачи дискретной информации. •М , «Связь», 1964. 359 с.

50.Удало? А. П., Супрун Б. А. Избыточное кодирование при передаче информа­ ции двоичными кодами. М., «Связь», 1964. 270 с.

51.Унифицированное высококачественное оборудование для оконечных станций дальней связи. М., «Связь», 1966. 1.78 с.

240