Системы с обратной связью

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристики системы с обратной связью и их особенности. Структурная схема системы с информационной обратной связью и решающей обратной связью, характеристики и алгоритм работы

передача сообщение коммутация

Адаптация в системах ПДС

Большинство реальных каналов связи являются нестационарными. Состояние и качество таких каналов изменяется с течением времени.

Для наилучшего использования канала необходимо менять вносимую избыточность (алгоритмы кодирования, декодирования, сигналы и т. п.) в зависимости от состояния канала.

Системы, в которых осуществляется процесс целенаправленного изменения параметров, структуры или свойств системы в зависимости от условий передачи сообщения, с целью достижения оптимального функционирования - называются адаптивными.

Адаптивные системы предполагают использование обратных связей.

Системы с обратной связью

В зависимости от назначения ОС различают системы:

с решающей ОС (РОС);

с информационной (ИОС).

Общее в алгоритме работы систем с ОС, в простейшем случае, то, что после передачи некоторой порции информации передатчик прямого канала ожидает сигнала, либо на выдачу следующей порции, либо на повторную передачу предыдущей.

Принципиальное отличие систем РОС и ИОС состоит в том, где принимается решение о дальнейшем поведении системы. В системах с РОС решение принимается на приёме, а в системах с ИОС - на передаче.

Для организации обратной связи и в тех и в других системах используется обратный канал.

Информация передаваемая по каналу с ОС - называется квитанцией.

Системы с ИОС, в которых осуществляется полная передача принятых кодовых комбинаций по обратному каналу, называются ретрансляционные.

Чаще приёмник формирует специальные сигналы, имеющие меньший объём, чем полезная информация, переданная по прямому каналу, т. е. квитанция меньше - укороченная ИОС.

Системы передачи с РОС.

Наиболее распространёнными среди систем с РОС являются:

системы с ожиданием (РОС - ОЖ);

с непрерывной передачей информации и блокировкой

с адресным переспросом

В системе РОС - ОЖ после передачи кодовой комбинации система ожидает сигнала подтверждения, и только после этого происходит передача следующей КК.

В системах РОС - ОЖ всегда присутствует задержка на время ожидания t_ож. Это время складывается из нескольких интервалов:

где t_p^пк - время распространения сигнала в прямом канале; t_ан -- время анализа правильности приёма; t_oc - длительность сигнала ОС; t_p^oc - распространение сигнала ОС; t_a^oc - анализ сигнала ОС.

В системах с ОС появляются специфические искажения, вследствие ошибок в канале обратной связи. Такие искажения называют «вставками» и «выпадениями».

Причины и их возникновения:

если в результате действия помех в ОК сигнал «подтверждения» трансформировался в сигнал «переспроса», то уже принятая КК выдаётся получателю, а в канал повторно отправится этаже комбинация. Таким образом, ПС получит две последовательно идущие одинаковые комбинации - «вставка».

если произойдёт переход «переспрос» «подтверждение», то ошибочно принятая комбинация будет стёрта, но в канал пойдёт следующая. Значит ПС не получит данной комбинации - произойдёт «выпадение».

Явления вставки и выпадения получили общее название «сдвига».

Борьба с явлением ''сдвига'' в системах с РОС - ОЖ

Повышение помехоустойчивости обратного канала.

Циклическая нумерация передаваемых кодовых комбинаций

Методика расчёта вероятности неправильного приёма (без учёта искажений в канале ОС)

Приём каждой КК имеет три исхода:

КК принята верно и ошибок в ней нет (Р_ппр)

КК принята и в ней обнаружена ошибка (Р_оо)

КК с ошибкой, но ошибка не обнаружена (Р_нпр)

Рисунок 1. Граф состояний рассматриваемой системы с РОС - ОЖ

Вероятность неправильного приёма P^*_нп при неограниченном числе циклов переспроса будет включать в себя вероятность НП в первом цикле, вероятность НП после первого, второго и т. д. переспросов.



Скорость передачи информации в системах с РОС и ОЖ

К основным недостаткам систем РОС - ОЖ относится значительное снижение скорости R.

Причины снижения скорости:

введение избыточных (проверочных) элементов (₁);

наличие t_ож - сигнала решения о качестве приёма (₂);

повторные передачи KК (₃).

R = B *₁*₂* ₃

Коэффициенты уменьшения скорости за счёт введения проверочных элементов

Учитывая и избыточность и ожидание

3. При вероятности обнаружения ошибок в КК - P_oo



Анализируя ₁ и ₃ следует, что для увеличения скорости R (или снижения потерь скорости) необходимо увеличивать длину блока n. Увеличение длины блока n:

снижает относительное количество избыточных элементов необходимых для обеспечения заданной верности;

снижает относительные потери на ожидание решения о качестве приёма.

При увеличении длины блока возрастает вероятность его поражения ошибкой (K_ош^), а значит увеличивается вероятность переспроса и увеличивается время необходимое для повторения длинной комбинации, следовательно для получения максимальной скорости R в системах с РОС и ОЖ требуется оптимизация длины блока.

2. Архитектура связи. Методы коммутации. Службы связи. Модель ВОС. Типы компьютерных сетей

Архитектура связи

Понятие связь включает в себя совокупность сетей и служб.

Служба связи - это комплекс средств, обеспечивающий представления пользователям определенных услуг.

Под комплексом средств следует понимать совокупность программных и аппаратных средств, методов обработки, распределения и передачи данных, в том числе оконечное оборудование (данных) расположенное у пользователя.

Каждая служба может иметь ряд применений, которые с позиции пользователя классифицируется как услуги.

Для транспортировки и коммутации сигналов в службах электросвязи используются вторичные сети электросвязи: телеграфные; передачи данных; факсимильной связи; автоматическая сеть телефонной связи.

Первичная сеть связи обеспечивает вторичные сети каналами связи.

Методы коммутации в сетях ПДС

Два основных принципа коммутации: непосредственное соединение; соединение с накоплением информации.

Непосредственное соединение предполагает физическое соединение входящих в УК каналов с соответствующими адресу исходящими каналами. Принцип непосредственного соединения реализуется в системе коммутации каналов (КК).

Под коммутацией каналов понимается совокупность операций по соединению каналов для получения сквозного канала, связывающего через узлы коммутации один оконечный пункт с другим.

Достоинства КК: после организации соединения абоненты могут вести передачу в любое время независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов; передачи осуществляются с фиксированной задержкой, т.е. может быть реализован режим передачи в реальном масштабе времени, что особенно важно при передаче мультимедийного трафика.

Недостатки КК: плохое использование ресурсов сети, в частности каналов, если взаимодействующие абоненты недостаточно активны и между передачами сообщений наблюдаются длительные паузы.

Коммутация с накоплением - совокупность операций приема на узлах коммутации (УК) сообщения или его части, накопления и последующей передачи сообщения или его части в соответствии с содержащимся в нем (ней) адресом.

При системе коммутации с накоплением (КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК (иногда с несколькими) и передает на него информацию, а затем эта информация поэтапно передается через узлы коммутации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов информации запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.

Две разновидности системы с накоплением: система коммутации сообщений (КС); система коммутации пакетов (КП).

Способ обслуживания, при котором заявка, поступившая в момент отсутствия свободных линий или приборов, ожидает их освобождения, называется обслуживанием с ожиданием.

Метод коммутации пакетов по своей идеологии совпадает с методом КС и отличается лишь тем, что длинные сообщения передаются не целиком, а разбиваются на относительно короткие части - пакеты.

Способы (режимы) передачи пакетов: режим виртуальных соединений и датаграммный режим.

Виртуальное (условное) соединение существует только в памяти управляющего компьютера.

Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации и обладает всеми преимуществами методов коммутации каналов и пакетов.

В стандартных международных протоколах предусматривается два типа виртуальных канала: постоянный и коммутируемый.

Коммутируемый виртуальный канал (PVC - Permanent Virtual Circuits) предполагает установление и ликвидацию канала при каждом соединении, по рассмотренному выше алгоритму.

Постоянный (SVC - Switched Virtual Circuits) - закрепляется между двумя абонентами на длительный период времени, по согласованию с администрацией сети. Отпадает необходимость организации и ликвидации канала при каждой передаче.

Для коротких сообщений более эффективен датаграммный режим, не требующий довольно громоздкой процедуры установления виртуального соединения между абонентами.

Термин «датаграмма» применяют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося по сети независимо от других пакетов.

Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел и т.д., до тех пор, пока пакет не будет принят.

Датаграмный режим используется, в частности, Internet, протоколы UDP (User Datagram Protocol) и TFTP (Trivial File Transfer Protocol).

Архитектура взаимодействия открытых систем

Появление компьютерных сетей привело к необходимости создания стандартов, определяющих принципы взаимодействия внешних пользователей с сетями и сетей между собой, т.е. стандартов взаимодействия открытых систем, ВОС.

В процессе работы сети взаимодействуют узлы, каждый из которых представляет собой иерархическую систему. Процедура взаимодействия этих узлов может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих (равноправных) уровней участвующих сторон.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называется протоколом.

Уровни, находящиеся в одном узле в процессе работы, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами. Эти правила принято называть интерфейсом.

Эталонная модель ВОС является наиболее общим описанием структуры построения стандартов. Она определяет принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и является основой обеспечения возможности параллельной разработки различных стандартов для ВОС.

Система является открытой, если она соответствует эталонной модели ВОС, стандартному набору услуг и стандартным протоколам.



Рисунок 2. Структура эталонной модели ВОС

В семиуровневой модели ВОС все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на семь взаимно подчиненных уровней. Уровень с меньшим номером представляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень только потребляет услуги, а самый нижний (1) только их предоставляет.

Физический уровень осуществляет передачу неструктурированного «сырого» потока битов по физической среде (без учета деления на кодовые комбинации).

Канальный уровень решает задачи организации доступа к среде передачи, реализации механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и перевод логических имен и адресов в физические адреса. Основной задачей является маршрутизация сообщений, обеспечение управления информационными потоками, организацию и поддержание транспортных каналов, а так же учитывает предоставленные услуги.

Транспортный уровень принимает от вышестоящего уровня некоторый блок данных и должен обеспечить его транспортировку через сеть связи к удаленной системе. Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования.

Уровень протоколов называют уровнем сессий или сеансовым. Его основным назначением является организация способов взаимодействия между прикладными процессами: соединение прикладных процессов для их взаимодействия, организация передачи информации между процессами во время взаимодействия, «рассоединения» процессов.

Представительский уровень определяет синтаксис передаваемой информации, т.е. набор знаков и способы их представления, которые являются понятными для всех взаимодействующих открытых систем. Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену и преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы) и расширение графических команд. Может управлять сжатием данных.

Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет семантику, т.е. смысловое содержание информации, которой обмениваются ОС в процессе решения некоторой заранее известной задачи. Взаимодействующие системы должны одинаково интерпретировать получаемые данные.

Прикладной (пользовательский) уровень является основным, именно ради него существуют все остальные уровни. Он называется прикладным, поскольку с ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах.

Сети передачи данных, компьютерные сети

Сети передачи данных ассоциируются с термином «компьютерные сети», т.к. в качестве оконечного оборудования данных используется именно персональный компьютер.

Классификация компьютерных сетей:

Территориальной распространенности.

Ведомственной принадлежности.

Скорости передачи информации.

Типу среды передачи.

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, региональными и глобальными.

Локальные сети - это сети перекрывающие территорию не более 10 квадратных километров.

Региональные - это сети расположенные на территории города или области.

Глобальные - это сети расположенные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.

По ведомственной принадлежности различают ведомственные и государственные сети.

Ведомственные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Это может быть локальная сеть предприятия.

Корпоративные сети. Несколько отделений одной кампании, расположенные на территории города, области, страны или государства образуют корпоративную компьютерную сеть.

Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на: низкоскоростные, среднескоростные, высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети: коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне и т.д.

Локальные вычислительные сети (ЛВС)

Под локальной вычислительной сетью понимают совместное подключение нескольких рабочих станций (отдельных компьютерных рабочих мест) и других устройств к общему каналу передачи данных.

Применение ЛВС обеспечивает:

Разделение ресурсов. Любая рабочая станция, подключенная к сети (при наличии прав доступа) может использовать любой сетевой ресурс. Сетевым ресурсом может быть: принтер, подключенный к серверу или одной из рабочих станций, модем, факс, жесткий диск, и т.д.

Разделение данных. Возможность доступа и управления базами данных непосредственно с рабочих станций.

Разделение программных средств. Возможность одновременного использования установленных сетевых программных средств. (Офисные программы, бухгалтерские, САПРы и т.д.). Реализация многопользовательского режима.

Разделение ресурсов процессора. Использование вычислительных мощностей сервера для обработки данных другими системами.

Интерактивный обмен информацией между пользователями сети - электронная почта, программы планирования рабочего времени, видеоконференции, ICQ…

Типы компьютерных сетей: одноранговые сети, сети на основе сервера и комбинорванные.

Топологии сети: шина (bus), звезда (star), кольцо (ring) и их комбинаций.

1. Топология «шина». Все компьютеры подключаются к одному кабелю, который называется магистралью или сегментом. (Пассивная топология - ПК только слушают трафик, но не ретранслируют его). Разрыв кабеля в любом месте приводит к падению сети.

2. Топология «звезда». Все ПК с помощью сегментов кабеля подключаются к концентратору.(HUB) - Хаб.

3. Топология «кольцо». ПК подключаются к кабелю замкнутому в кольцо. Каждый ПК выступает в роли репитера, то есть регенерирует сигнал (увеличивается дальность).



Литература

1. Передача дискретных сообщений: Учебник для ВУЗов / В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман и др.; Под ред. В.П. Шувалова. - М.: Радио и связь, 1990 - 464 с.

2. Купинов Ю.П. и др. Основы передачи дискретных сообщений - М.: Радио и связь, 1992.

3. Цифровая связь. - М., Санк-П, Киев: Изд. дом «Вильяме», 2003.

4. Мирманов А.Б. Курс лекций по дисциплине «Технология цифровой связи» - Астана: КазАТУ, 2009. (электронный).

Размещено на Allbest.ru

...