Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

Следует заметить, что системы без ОС используются обычно только тогда, когда нельзя организовать канал обратной связи или когда предъявляются жесткие требования к времени задержки сооб-щения. Временем задержки кодовой комбинации называется время от момента выдачи ее первого элемента источником сообщений до момента получения последнего элемента комбинации получателем сообщений.

Системы с обратной связью. Характеризуются повторением ко-довых комбинаций, в которых обнаружены ошибки. Решение о необ-ходимости повторения может выноситься на приеме (системы с ре-шающей обратной связью - РОС) или на передаче (системы с ин-формационной обратной связью - ИОС).

Как уже отмечалось, системы с обратной связью отличаются наличием канала, по которому осуществляется «служебная» связь пере-датчика с приемником. В системах с РОС приемником определяется наличие в принятой комбинации ошибки или вычисляется вероят-ность того, что кодовая комбинация содержит ошибки. Если в кодовой комбинации обнаружены ошибки или вероятность того, что в ней со-держатся ошибки, оказалась достаточно большой, то по обратному каналу посылается сигнал решения о необходимости повторения (от-сюда название решающая обратная связь).

Соответствующий аналог передачи с РОС можно найти и в теле­фонной связи. Если вследствие действия помех не расслышано слово, то обычно просят его повторить.

В системах с ИОС принятая кодовая комбинация возвращается на передающую сторону по обратному каналу, где она сравнивается с переданной комбинацией A_i. Последнюю можно рассматривать как эталонную комбинацию. Если комбинации и А_i различаются, то комбинация A_i передается повторно. При разговоре по телефону также часто используют ИОС, когда в условиях сильных помех просят собеседника повторить переданное ему сообщение, чтобы убедиться, что он его воспринял правильно.

Системы с РОС получили наибольшее практическое распростра­нение. Существуют различные разновидности этих систем.

Простейший и довольно часто применяемый на практике алгоритм работы системы с РОС заключается в следующем. Источник сообще­ний ИС выдает в кодер (рис. 12.2) первую кодовую комбинацию (или блок, состоящий из нескольких кодовых комбинаций). К исходным элементам в кодере добавляются проверочные. Комбинация выдает­ся в дискретный канал и одновременно записывается в накопитель H₁ (накопитель передачи). После выдачи первой кодовой комбинации источник ждет ответа о том, как она принята.

Принятая кодовая комбинация декодируется. Информационные элементы записываются в накопитель приема (Н₂). Если ошибка не обнаружена, то по команде управляющего устройства информацион­ные элементы из накопителя выдаются получателю, а по обратному каналу выдается сигнал «Да», подтверждающий правильность прие­ма переданной кодовой комбинации номер один (обратный канал бу­дем пока считать идеальным). По сигналу «Да» управляющее устрой­ство стирает из H₁ кодовую комбинацию и дает разрешение на выда­чу от источника следующей кодовой комбинации. Если следующая комбинация исказилась и ошибки на приеме обнаружены, то по ко­манде УУ₂ информация из Н₂ стирается, а по обратному каналу выдается сигнал «Нет».

Рис. 12.2. Функциональная схема системы с РОС-ОЖ

По этому сигналу на передающем конце УУ₁ за­прещает выдачу следующей кодовой комбинации от источника и дает команду о повторной выдаче искаженной комбинации из накопителя H₁. Теоретически кодовая комбинация может повторяться бесконеч­ное число раз. Обычно после определенного числа повторений (на­пример, трех) кодовая комбинация стирается. Очевидно, что чем больше повторений на анализируемом интервале времени, тем хуже качество канала, тем дольше длится «перекачка» сообщения от ис­точника и тем ниже скорость передачи информации.

Рассматриваемый алгоритм работы системы называется алгорит­мом с ожиданием, а сама система передачи дискретных сообщений -системой с решающей обратной связью и ожиданием (РОС-ОЖ). Та­кие системы довольно часто используются для передачи дискретных сообщений. Основное их достоинство - простая техническая реали­зация. К недостаткам следует отнести существенные потери скорости передачи информации, источником которых, помимо введенных в ко­довую комбинацию проверочных элементов и переспросов, являются потери на ожидание ответа со стороны приемника. При этом скорость передачи информации определяется выражением

где - соответственно коэффициенты, характеризующие по­тери скорости, обусловленные наличием в кодовой комбинации про­верочных элементов; ожиданием сигнала решения о качестве прие­ма; повторными передачами кодовых комбинаций. Очевидно, что процент потерь скорости определяется как .

Учитывая, что время, необходимое для передачи информацион­ных элементов одной кодовой комбинации, равно , а время, за­трачиваемое на передачу одной кодовой комбинации при однократ­ной передаче, равно - время ожидания сигнала ре­шения (время от момента передачи в канал одной кодовой комбина­ции до момента передачи следующей), получаем

Таким образом,

Следовательно, потери на ожидание будут тем меньше, чем меньше скорость модуляции (больше ) или при данной скорости модуляции больше длина кодовой комбинации. Коэффициент в (12.13) есть величина, определяемая как (1 – Р_оо), где Р_оо - вероятность обнару­жения в кодовой комбинации ошибок. Чем больше длина кодовой комбинации, тем больше Р_оо и меньше . Нетрудно догадаться, что из этого следует возможность оптимизации скорости путем изменения длины кодовой комбинации.

В системах с РОС и непрерывной передачей информации отсутст­вуют потери на ожидание .В этих системах при обна­ружении ошибок в принятой кодовой комбинации производится по­вторение этой комбинации и ряда других, примыкающих к ней. Для уменьшения потерь на переспросы иногда по каналу обратной связи передается адрес (номер) кодовой комбинации, которую надо повто­рить. Такой метод применяется в системах с РОС и адресным пере­спросом. Однако непрерывная передача информации и тем более адресный переспрос требуют существенного усложнения аппаратуры ПД, что, в свою очередь, приводит к ее удорожанию и снижению на­дежности.

В простейших системах с ИОС для передачи информации по пря­мому каналу можно использовать простые коды (без избыточности) и тогда обратный канал должен иметь такую же пропускную способ­ность, что и прямой.

В системах с РОС любого типа по обратному каналу передаются только сигналы решения и обратный канал имеет существенно мень­шую пропускную способность. Так, при передаче информации со ско­ростью 600/1200 Бод по прямому каналу в обратном узкополосном канале передача осуществляется со скоростью не более чем 75 Бод.

Возможность использования узкополосного канала в качестве об­ратного - существенное преимущество систем с РОС, делающее их применение на практике более предпочтительным по сравнению с системами с ИОС.

12.2. Сигналы и виды модуляции, используемые в современных модемах

Сигналы, вырабатываемые телеграфным аппаратом или ЭВМ, -цифровые. Их спектр лежит в диапазоне 0 - F_max (где F_max - макси­мальная частота спектра, определяемая длительностью единичного элемента). В то же время полоса пропускания канала находится в диапазоне как правило, больше нуля, отсюда вы­текает задача номер один - задача преобразования исходного спек­тра таким образом, чтобы сигнал «прошел» через канал (задача пе­реноса исходного спектра в диапазон ). Кроме этого надо сформировать сигнал, посылаемый в канал связи так, чтобы обеспе­чить достаточно высокую скорость передачи информации (бит/с) в канале связи и при этом получить достаточно высокую помехо-устойчивость. Поставленные требования противоречивы, что интуи-тивно понятно.

Различают низкоскоростные устройства преобразования сигна-лов - скорость передачи информации до 300 бит/с; среднескоростные обеспечивают работу со скоростью выше 300 бит/с (это скорости 600, 1200, 2400, 4800, 7200, 9600.. 28800 бит/с) по стандартному теле-фонному каналу; высокоскоростные - это модемы для работы по ка-налам первичной, вторичной и т.д. широкополосных групп.

ёВ низко- и среднескоростных до 1200 бит/с используется частотная модуляция. Для работы со скоростью 2400 бит/с и выше уже приме-няются фазовая (относительная фазовая) и амплитудно-фазовая модуляция.

Частотная модуляция. При передаче двоичных сигналов (0 или 1) в канал посылается частота f₁ (для 1) и f₂ (для 0), при этом согласно международным рекомендациям f₂ > f₁ (рис. 12.3). Задачу формирования сигнала на передаче выполняет модулятор, а опознавание принятой последовательности сигналов (превращение частотно-модулированных сигналов в 0 и 1) – демодулятор.

Существует несколько рекомендаций МСЭ-Т, в соответствии с которыми создаются модемы (модем - сокращение модулятор-демодулятор) с ЧМ. Это прежде всего рекомендация V.21. Соглас-но V.21 стандартный телефонный канал 0,3...3.4 кГц делится на две равные полосы. В нижнем диапазоне частот (его обычно ис-пользует для передачи вызывающий модем) 1 передается часто-той 980 Гц, а 0 - 1180 Гц. В верхнем диапазоне (передает отве-чающий) 1 передается частотой 1650 Гц, а 0 - 1850 Гц. Модуляци-онная и информационная скорости равны 300 Бод и 300 бит/с со-ответственно. Несмотря на невысокую скорость, протокол V.21 находит в настоящее время применение в качестве «аварийного», при невозможности вследствие высокого уровня помех использовать другие протоколы физического уров-ня. Кроме того, ввиду своей «неприхотливости» и высокой помехо-устойчивости он используется как вспомогательный в специальных приложениях, требующих высокой надежности. Например, при уста-новлении соединения между моде-мами, работающими с существенно большей скоростью, чем 300 бит/с, или для передачи управляющих команд при факсимильной связи [1].