книги из ГПНТБ / Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов

ичной информации между ЭВМ и передача телеграфных сообще­ ний существенно отличаются по основным характеристикам — скорости передачи, .верности и надежности.

Если в телеграфии объем информации, передаваемой операто­ ром, не превышает нескольких десятков бит/с, то между ЭВМ он может достигать нескольких миллионов бит/с. Если в телеграфии

ЭВМ требуется во много раз меньшая вероятность ошибки — по­ рядка 10~6, а иногда Ю - 9 . Это объясняется тем, что в телеграфии передаются в основном смысловые сообщения, которые обладают большой внутренней избыточностью, позволяющей получателю ис­ правлять значительную долю искажений «по смыслу». Избыточ­ ность языка, составляющая 60—70%, значительно облегчает тре­ бования к верности телеграфной передачи. Цифровая информация, передаваемая ЭВМ, не обладает избыточностью, позволяющей ис­ правлять искажения. Д а ж е сравнительно редкие помехи, возни­ кающие в каналах связи, могут совершенно исказить резуль­ таты работы ЭВМ или содержание вводимой в нее информации. Поэтому при передаче информации между ЭВМ приходится при­ нимать специальные меры для повышения верности передачи. И, тмнадцец, учитывая исключительную важность автоматизированных комплеТїСову^гюстроенньїх на базе ЭВМ, к передаче информации в таких комплексная предъявляют очень высокие требования по на­ дежности — значительно выше тех, которые предъявляются к те­

устройства для передачи данных появились в начале 50 годов) пе­ редача данных достигла огромного развития (в 1970 г. в мире насчитывалось более 150 000 установок аппаратуры передачи дан- -і«=*^4-ДіЛЩОдолжает развиваться такими темпами, которых не знал 'ни адинідр^гТгй-^ид электросвязи.

Несмотря на указанныё~въ1ше~различия между П Д и телегра­ фией, многие принципы классической телеграфии широко исполь­ зуются (в новых схемных и конструктивных решениях) в системах передачи данных. В то же время некоторые ранее применяемые методы, как, например, методы кодирования, коммутации и дру­ гие, получили в П Д настолько большее развитие, что оказывают значительное влияние на прогресс телеграфии. Таким образом, пе­ редачу данных и телеграфию объединяет множество общих идей и методов их реализации. Так, например, телеграфные аппараты все больше приспосабливаются к нуждам ПД, а устройства вво­ да—вывода информации ЭВМ оснащаются приспособлениями для стыка с каналами связи, т. е. грань между устройствами ввода— вывода аппаратуры передачи данных (АПД) и телеграфной ап­ паратурой в значительной мере стирается. Появились универсаль­ ные устройства, сочетающие функции ввода—вывода АПД и те-

леграфного аппарата, которые получили название «терминальных устройств», или просто «терминалов».

В курсе «Передача дискретной информации и основы телегра­ фии» рассматриваются передача данных, телеграфия и факсими­ льная связь (фототелеграфия). Изучение в данном курсе вопросов факсимильной связи обусловлено следующими обстоятельствами:

—ее документальностью, характерной для телеграфной связи;

—общностью с телеграфной связью и П Д вопросов синхрони­ зации, новых методов переприема информации, методов записи сигналов;

—проявляющимися тенденциями в передаче факсимильных сообщений дискретными методами.

Некоторое значение сыграло, по-видимому, и сходство назва­ ний. Развитие факсимильной связи идет по пути ее широкого при­

сов приема и передачи телеграмм.

Теоретической основой техники передачи дискретных сообщений является теория передачи сообщений, основные положения кото­ рой разработаны советскими учеными — академиками В. Котельниковым и А. Колмогоровым, американцем К- Шэнноном и рядом других советских и зарубежных ученых. Они изучаются в курсе «Теория передачи сигналов». Курс «Передача дискретной инфор­ мации и основы телеграфии» тесно связан с курсами «Многока­ нальная связь» (вопросы частотного-и временного уплотнений ли­ ний связи, нормы на каналы связи, коррекция искажений), «Нели­ нейные электрические цепи» (вопросы модуляции и демодуляции), «Автоматическая коммутация и телефония» (вопросы построения сетей, принципы коммутации и коммутационные приборы, вопросы

в самих системах передачи дискретной информации в качестве уп­ равляющих устройств коммутационных узлов и устройств защиты от ошибок в системах передачи данных.

1

Г Л А В А

Основные принципы передачи дискретной информации

1.1. СХЕМА СИСТЕМЫ П Е Р Е Д А Ч И Д И С К Р Е Т Н О Й ИНФОРМАЦИИ

Система передачи дискретной ««формации предназначена для передачи информации от источника сообщений к получателю (рис. 1.1). Источниками и получателями дискретных сообщений могут быть электронно-вычислительные машины, запоминающие устрой­ ства (накопители на магнитной ленте, на магнитных барабанах,

Источник

помех

Рис .1.1. Структурная схема системы передачи дискретной информации

дисках, на перфоленте, перфокартах и др.), различного рода дат­ чики, а также люди. Кроме этого, получателями дискретных со­ общений могут быть печатающие устройства, графопостроители, устройства отображения.

Сообщение, выработанное источником, для передачи по системе электрической связи должно быть превращено в электрический сигнал, под которым понимают электрическое возмущение, одно­ значно отображающее передаваемое сообщение. Превращение со­ общения в сигнал осуществляется в передатчике и состоит из трех операций: преобразования, кодирования и модуляции. Эти три опе­ рации могут быть совмещенными либо осуществляться незави­ симо.

Преобразованием называется перевод неэлектрических величин, определяющих передаваемое сообщение, в первичный электриче-

окий сигнал. Например, в телеметрии датчики преобразуют изме­ нения неэлектрических величин (температуры, влажности, давле­ ния, скорости) в электрические (изменение напряжения). Другие виды источников дискретной информации, как, например, ЭВМ и запоминающие устройства, непосредственно вырабатывают пер­ вичные сигналы, так что надобности в операции преобразования нет.

Кодирование заключается в преобразовании информационных символов в соответствующие им числа. При этом последователь­

ся схемы, осуществляющие запоминание, кодирование и коммута­ цию информации. Такие схемы просты, стабильны, имеют высокую помехоустойчивость и строятся :на элементах с двумя устойчивыми состояниями.

Совокупность двоичных цифр, образующих двоичное число, со­ ответствующее какому-нибудь информационному символу, назы­

с основанием 2, т. е. двоичные коды. Число элементов, образую­

кода. Примером равномерного двоичного кода является Между­ народный телеграфный код № 2 (МТК-2). В этом коде каждой передаваемой букве алфавита соответствует пятиэлементная кодо­

и знаков препинания, а также некоторых других условных знаков используют те же кодовые комбинации, что и при передаче букв, но им предшествует передача дополнительных кодовых комбина­ ций, указывающих, что будет передаваться — буквы или цифры (табл. 1.1).

При передаче данных, помимо букв и цифр, необходимо пере­ давать большое число вспомогательных служебных знаков, что обусловливает применение восьмизначного Международного кода

№ 5. При построении кода важно предусмотреть возможность при приеме кодовых комбинаций четкого разделения каждой кодовой комбинации от соседней. В равномерном коде это может быть сде­ лано простым подсчетом числа передаваемых элементов. Для раз­ деления отдельных кодовых комбинаций в неравномерных кодах применяют либо специальные разделительные знаки, либо строят код так, что ни одна кодовая комбинация не используется в каче­

в телеграфии и применяемого до настоящего времени при приеме

кодов для передачи сообщений используют все кодовые комбина­ ции, как, например, в Международном телеграфном коде № 2. В помехоустойчивых кодах из общего числа кодовых комбинаций, которые можно получить из п элементов, для передачи сообще­ ний используют только часть этих комбинаций. Простейшим при­ мером помехоустойчивого кода является Международный код № 5, в котором для передачи информации используют комбинации из семи элементов, а восьмой служит для обнаружения ошибок в ин­ формации.

При передаче дискретных сообщений каждый элемент кода пе­ редается отрезком сигнала определенной длительности (то), ко­

торый называется элементом сигнала или посылкой. Обычно эле­

менту кода «1» ставится в соответствие токовая посылка, а «0>—

нала в соответствии с функцией, отображающей передаваемое со­ общение. В качестве переносчика сигнала используют постоянный ток, переменный ток, периодическую последовательность коротких импульсов или шумоподобные сигналы. Модуляция позволяет луч-

времени. Количественно надежность системы может быть охарак­ теризована двумя величинами: временем безотказной работы и вре­ менем простоя из-за отказов. Повышение надежности достигается увеличением времени безотказной работы путем применения осо­ бо надежных и, следовательно, дорогих элементов или путем ре­ зервирования элементов и узлов. Уменьшение времени простоя изза отказов путем профилактических мероприятий и рациональной организации диагностики и устранения отказов также позволяет повысить надежность. При этом оба пути повышения надежности приводят к повышению стоимости системы. В современных слож­ ных системах передачи дискретных сообщений дополнительные за­ траты, связанные с повышением надежности, столь велики, что в ряде случаев соизмеримы или даже превосходят основную стои­ мость системы. Поэтому задача повышения надежности должна рассматриваться как технико-экономическая.

1.3. МЕТОДЫ П Е Р Е Д А Ч И Д И С К Р Е Т Н О Й И Н Ф О Р М А Ц И И

Различают два основных метода передачи посылок: асинхрон­ ный и синхронный. При асинхронном методе передача каждой по-' сылки осуществляется в случайные моменты времени, поэтому на приемном конце не представляется возможным прогнозировать мо­ менты времени приема очередных посылок. Примером асинхронно­ го метода передачи является простейшая схема телеграфирования аппаратом Морзе (рис. '1.2). При нажатии ключа Кл на станции

тока не поступает (посылка покоя). Приемный электромагнит ЭМ на станции Б при поступлении рабочих посылок притягивает якорь

передачи обладает низкой верностью, так как аилыно подвержен действию помех. Его длительное практическое применение было обусловлено не только простотой, но и тем, что в приеме инфор­ мации (в процессе ее декодирования) непосредственно участвовал человек, обеспечивающий повышение верности.