2.2 Система с рос и непрерывной передачей информации и блокировкой

Структурная схема системы с непрерывной передачей информации и блокировкой (РОС-НПбл) аналогична схеме, представленной на рис. 2.1, а алгоритм ее ра­боты приведен на рис. 2.8.

На рис. 2.8 показаны: А1 – запрос очередного кадра от ИС; А2 – запись оче­редного кадра (информа­ционной части) в накопитель H_пp ем­костью h информационных кадров; A3 – кодирование; А4 – передача по ПК; A5 – прием из

ПК; А6 – декодирование и запись приня­того кадра (информацион­ной части) в Н_пр; А7 – выдача кадра из Н_пр к ПС; А8 – формирование логического сигнала под­тверждения; А9 – формирова­ние сигнала переспроса и бло­кировка ПС на h блоков; А10 – передача по обратному каналу: All – прием из обрат­ного канала; А12 – дешифриро­вание сигнала ОС; А13 – стира­ние предыдущего кадра из Н_пер; А14 – блокировка ИС и повторение передачи h информационных кадров из Н_пер.

Работа системы происходит следующим образом. При отсутствии сигнала переспроса к ИС от УУ идет сигнал готовности аппаратуры к передаче (ЗОК) и ИС соответственно выдает информационные кадры (А1). Они поступают в кодер и одновременно запоминаются в накопителе Н_пер емкостью h кадров (при отсутствии сигнала переспроса информация в Н_пер заменяется, сдвигаясь

Рисунок 2.8 – Граф-схема алгоритма работы системы ПД с РОС-НПбл

каждый раз на один информационный кадр) (А2). На приеме информационная часть очередного кадра будет записана в Н_пр и одновременно декодер так же, как и в системе с РОС-ОЖ, определит наличие или отсутствие ошибок в этом кадре (АЗ...А6). Решающее устройство выдает соответствующий сигнал в УУ приемника ПК. Если ошибка не об­наружена, то УУ ст. Б формирует команду логического подтверждения, кото­рая по умолчанию не передается по обратному каналу, и одновременно дает сиг­нал на вывод информационного кадра из Н_пр потребителю (А7, А8). Получая сигнал подтверждения, передатчик ст. А про­должает непрерывную передачу информации. Если же ошибка обнаружена, то УУ ст. Б формирует команду переспроса, переда­ваемую по обратному каналу на передатчик прямого канала ст. А (А9, А10).

При реализации такой системы возникают трудности, вызван­ные конечным временем передачи и распространения сигналов. Если в некоторый момент закончен прием кадра, в котором обнаружена ошибка, то к этому моменту по прямому каналу уже ведется передача следующего кадра. Если время распрост­ранения сигнала в канале превышает длительность кадра, то к моменту окончания приема информационного кадра с ошибкой может закончиться передача одного или нескольких кадров, следую­щих за ним. Еще некоторое число кадров будет передано до того времени, пока будет принят и проанализирован сигнал пере­спроса по второму информационному кадру. Так как передатчик повторяет лишь информационные кадры, по которым принят сигнал переспроса, то в результате повторения с запазды­ванием порядок следования кадров, выдаваемых системой ПС, будет отличаться от порядка поступления кадров в си­стему. Но получателю кадры должны поступать в том же порядке, в котором они передавались.

Поэтому для восстановле­ния порядка следования информационных кадров в приемнике должно быть специальное устройство и буферный накопитель значительной емкости, поскольку возможны многократные повторения.

Во избежание усложнения и удорожания приемников, систе­мы с РОС-НП строят в основном таким образом, что после обна­ружения ошибки приемник стирает кадр с ошибкой и бло­кируется на h последующих кадров (т. е. не принимает h последующих кадров), а передатчик по сигналу переспроса повторяет h кадров (кадр с ошибкой и h – 1 информационных кадров, следу­ющих за ним). Такие системы с РОС-НП получили название систем с блокировкой РОС-НПбл. Эти системы позволяют органи­зовать непрерывную передачу информационных кадров с сохранени­ем порядка их следования. Поэтому одновременно с формирова­нием сигнала переспроса УУ ст. Б блокирует (т.е. запрещает) вывод информации потребителю из Н_пр на время, равное h кадров (оценка величины h рассмотрена ниже). Временная диаграмма для данного случая может быть проанализирована на примере обнаружения ошибки в информационном кадре 12 (рис. 2.9).

По­лучив сигнал переспроса по обратному каналу, УУ ст. А ожида­ет конца передачи последнего кадра, во время которого по­лучен этот сигнал. Затем ИС блокируется также на время пере­дачи h информационных кадров, а из Н_пер в это время в канал через кодер передаются хранящиеся в накопителе последние h кадров (в примере на рис. 2.9 это кадры 12, 13, 14). После их пе­редачи ИС опять получает разрешение на передачу очередных кадров. Таким образом, последовательность передаваемых и принимаемых кадров не нарушается.

В соответствии с вышесказанным определим необходимую ем­кость накопителя Н_пер из следующих соображений: каждый при­нятый по обратному каналу на ст. А сигнал переспроса соответ­ствует кадру, который был передан t_ож

Рисунок 2.9 – Временные диаграммы работы системы ПД с РОС-НПбл

секунд тому назад (см. рис. 2.9). Следовательно, для того чтобы начать повторную

передачу с кадра, в котором была обнаружена ошибка, необходимо в накопителе Н_пер хранить информацию за последние (t_бл + t_ож) секунд до момента получения сигнала переспроса. Та­ким образом, емкость накопителя

h ≥ (t_oж + t_бл)/t_бл или h ≥ 1+ t_ож/t_бл,

где t_ож = 2t_р + t_ан + t_ос + t_а.ос.

Так как h не может быть дробным числом, то h ≥ 2 + Е[t_ож/t_бл], где Е[а] – символ целой части а.

Рассмотренные системы РОС являются односторонними, так как передача информации ведется только в одну сторону: от ст. А к ст. Б. При работе по дуплексным каналам имеется возможность одновременной передачи информации в двух на­правлениях. Это оказывается возможным благодаря тому, что переспросы в системе с РОС-НПбл происходят сравнительно редко и подав­ляющую часть времени обратный канал может быть использован для передачи информации. Структурная схема дуплексной системы передачи с РОС-НПбл представлена на рис. 2.10, а вре­менная диаграмма ее функционирования – на рис. 2.11.

Рисунок 2.10 – Структурная схема дуплексной системы ПД с РОС-НПбл

Обмен информацией в такой системе при отсутствии ошибок в дискретных каналах АБ и БА происходит в обоих направлениях независимо в следующей после­довательности. Передатчик ст. А, запросив (сигнал ЗОК – за­прос очередного кадра) и получив информационный кадр от ИС_А, вводит в него избыточность (с помощью кодера) и передает по дискретному каналу АБ на ст. Б. Приемник ст. Б с помощью декодера декодирует полученный кадр и выдает его ПС_Б. Одновременно по дискретному каналу БА аналогичным образом происходит передача информации от ИС_Б к ПС_А. Такой режим функционирования системы (в условиях отсутствия ошибок) называют режимом работы.

При наличии ошибок в дискрет­ных каналах передача информации осуществляется в режиме переспроса. При приеме информационного кадра с ошибкой в любом направлении пе­редачи (например, ошибка обнаружена в кадре 3 направ­ления от ст. А к ст. Б, рис. 2.11) этот кадр в Н_пр ст. Б стирается – и дальнейшая выдача информации ПС блокируется на время передачи h информационных кадров. Управляющее устройство УУ_пр ст. А передает команду в УУ_пер ст. Б, которое:

1) останавливает пере­дачу очередных информационных кадров от ИС;

2) формирует и передает спе­циальную комбинацию переспроса БП (см. на рис. 2.11: БП сле­дует за кадром Д);

3) выдает команду Н_пер ст. Б к повто­рению последних кадров Б, В, Г, Д, хранящихся там, после чего разрешает ИС продолжить передачу очередных блоков Е, Ж, З, И, К, Л, …

Рисунок 2.11 – Временная диаграмма работы дуплексной системы ПД

с РОС-НПбл

Приняв БП от ст. Б на ст. А с помощью дешифратора БП УУ_пр блокирует выдачу сообщений ПС на h информационных кадров и передает сигнал в УУ_пер ст. А. По этому сигналу УУ_пер ст. А останавливает передачу очередных информационных кадров от ИС и формирует и передает комбинацию БП (на рис. 2.11 БП следует за кадром 6); выдает команду Н_пер ст. А к повторению последних h информационных кадров 3, 4, 5, 6, хранящихся там, после чего разрешает ИС_А про­должить передачу очередных кадров 7, 8, 9, 10, …

Таким образом, появление обнаруженной ошибки даже в одном направлении передачи информации приводит к блокировке приемников двух направлений на длительность h информационных кадров, после чего восстанавливается правильная передача кадров.Определим необходимую емкость накопителя Н_пер. Аналогично предыдущему (см. рис. 2.11), время ожидания сигнала БП на неправильно принятую комбинацию t_ож = t_р + t_ан + t_бл + t_р + t_БП + t_ан. С учетом неправильно принятого кадра 3, передаваемого в направлении А  Б, длительность блокировки определяется

T_бл = t_бл + t_р + t_ан + t_бл + t_р + t_БП + t_ан; так как t_бл = t_БП, то T_бл= 3t_бл + 2t_р + 2t_ан.

Отсюда мини­мальная емкость накопителя h ≥ Т_бл /t_бл , или

h ≥ 4 + Е[2( t_р + t_ан) /t_бл],

где Е[а] – символ целой части а.

Подобно тому, как это было сделано для системы с РОС-ОЖ, могут быть определены выражения для расчета основных параметров системы с РОС-НП. Скорость передачи в односторонней системе с идеальным обратным каналом определяется по формуле R_т = k(1 – р_з)/n[1 + р_з(h – 1)] из которой следует, что увеличе­ние емкости накопителя h приводит к уменьшению скорости пе­редачи.

Вероятность появления на выходе системы информационных кадров с необнаруженной ошибкой

,

где p_oш(n) – вероятность ошибочного декодирования, обеспечи­ваемая (п, k)-кодом; р̃_ош(п) – вероятность появления информационного кадра с необнаруженной ошибкой среди кадров, принимае­мых во время блокировки приемника.

Для дуплексной системы с РОС-НПбл при одинаковых каналах прямого и обратного направлений передачи скорость передачи определяется выражением

.

Из сравнения этого выражения с аналогичным выражением для односторонней системы следует, что из-за малой вероятности переспросов (р_з) скорость передачи в каждом из направлений двусторонней одновременной системы незначительно меньше, чем в односторонней. Это снижение скорости вызывается задержками передачи в каждом из направлений при возникновении ошибок в противоположном направлении.