8. Основы передачи дискретной информации

Телеграфная связь и передача данных, являясь документальными видами электрической связи, используют для передачи информации дискретные сигналы. Как телеграф, так и передача данных входят в комплекс средств дискретной технологической связи, обеспечивая аппарат управления полной, точной и своевременной информацией о ходе технологических операций. В совокупности со средствами вычис­лительной техники они позволяют автоматизировать управление пере­возочным процессом, являясь составной частью технических средств автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). С технической точки зрения дискретные виды связи отличаются от аналоговых методом преобразования сообщения в электрический сигнал и обратно.

8.1. Структура системы передачи дискретной информации

Структура системы передачи дискретной информации (ПДИ) не отличается от структуры других систем связи и содержит те же элементы: передатчик, канал связи, приемник. Однако прямое преобразо­вание (сообщение в сигнал) и обратное преобразование (сигнал в сообщение) происходят в два этапа (рис. 8.1).

От источника информации оригинал передаваемого сообщения поэлементно вводится в передатчик, где после операции кодирования превращается в кодовую комбинацию, а затем после дискретной модуляции  в электрический сигнал.

В линии связи на него действуют посторонние электромагнитные процессы  помехи. На приемной стороне электрический сигнал с помехой вновь подвергается двойному преобразованию. Сначала производится последовательная регистрация каждого элемента сигнала и превращение его в кодовую комбинацию (двоичное число). Затем выполняется деко­дирование и выбранный элемент сообщения (буква, знак) выводится на техническом носителе. Копия принятого сообщения поступает получателю информации.

Телеграфная связь и передача данных, используя общие импульсно-кодовые методы передачи, имеют различие в видах передаваемых сообщений и требованиях к скорости и точности передачи.

Телеграф служит средством обмена смысловыми, буквенно-цифровыми документами между людьми. Отсюда невысокие требования к скорости (до 200 импульсов/с) и верности приема (вероятность ошибки 3^.10^5).

Передача данных предназначена для обмена формализованной цифровой информацией между автоматическими устройствами (датчики, ЭВМ). Это позволяет увеличить скорость передачи (до 10000 импульсов/с и выше) и требует высокой верности приема (вероятность ошибки 1 ^. 10 ^6 и ниже).

Кодирование является первой операцией в процессе преобразова­ния дискретного сообщения в электрический сигнал. Оно выполняется заменой множества графических и функциональных символов передаваемого сообщения множеством чисел (обычно двоичных).

Кодирование  это форма представления эле­ментов сообщения двоичными числа­ми для удобной, быстрой и практически безошибочной передачи их на расстояние средствами электриче­ской связи. При кодировании каждому графическому или функциональ­ному символу сообщения (например, буква, цифра, перевод строки, пробел и др.) ставится в соответствие определенное сочетание двоичных цифр  кодовая комбинация. Совокупность правил и условий, в соответствии с которыми производятся формирование, передача и обработка кодовых комбинаций, называется кодом. Каждый код в компактной форме представляется кодовой таблицей (или алфавитом кода), в которой символу сообщения ставится в соответствие двоичное число.

Из простых кодов получил распространение Международный телеграфный код МТК-2. Это равномерный двоичный пятиразрядный код, содержит 2⁵ = 32 комбинации: 31 буква, 10 цифр, 11 знаков препинания. В России применяют трехрегистровый вариант кода (русский, латинский и цифровой регистры).

Для передачи дискретных сообщений на расстояние средствами электрической связи используется некоторый переносчик: постоянный или переменный ток, периодическая последовательность импульсов и др. (рис. 8.2.)

В изменении (модуляции) какого-либо параметра переносчика и заключается передаваемая информация.

Если переносчи­ком является постоянный ток (рис. 8.2), то значащей позиции «единица» в однополюсном режиме соответствует токовый элемент (рис. 8.2, а), а в двухполюсном режиме  положительный импульс (рис. 8.2, б), а значащей позиции нуль  бестоковый или отрицательный импульс соответственно.

Модуляция на переменном токе может быть амплитудной (рис. 8.3, в), частотной (рис. 8.3, г) и фазовой (рис. 8.3, д).

Для количественной оценки про­цесса передачи вводят понятие скорость дискретной модуляции, часто называемую также скоростью телеграфирования. За единицу скорости принят 1 Бод = 1 элементарный импульс/с. Стандартные скорости телеграфирования 50, 100, 200 Бод.

Количество информации, передаваемой по линии связи в единицу времени, называют скоростью передачи полезной информации. Она обозначается буквой v, измеряется единицами бит в секунду (бит/с), зависит от свойств источника информации, применяемого метода модуля­ции и кода, свойств линий и каналов связи в отношении действия на них помех.