39. Методы обеспечения достоверности передачи информации по каналам связи.

Для обеспечения передачи с требуемой достоверностью в течение за­данного интервала времени используются структурный и информационный резервы, рекомендуемые теорией надежности, а также введение информаци­онной избыточности в передаваемые сообщения, рекомендуемой теорией помехоустойчивого кодирования. Информационная избыточность обеспечи­вается многократным повторением передаваемой информации или примене­нием корректирующего кода, позволяющего на приемной стороне обнару­жить или исправить ошибки.

Введение структурного резерва заключается в использовании для одновременной передачи одного сообщения нескольких каналов связи. Принятые сообщения сравниваются, например, по принципу голосования. Правильной считается информация, принятая одинаковой в большинстве каналов. Для управления процессом передачи необходима обратная связь, которая обеспечивается обратным каналом.

На основе теории надежности и теории помехоустойчивого кодиро­вания для повышения достоверности передачи информации находят при­менение следующие методы:

1. Регенерация формы сигналов в центрах коммутации сетей или в их промежуточных звеньях - ретрансляторах.

Этот метод используется в системах передачи, имеющих длинные линии связи, в которых сигналы могут быть значительно ослаблены и ис­кажены, например, в оптических радиолиниях. В ретрансляторах принятые сигналы усиливаются, восстанавливаются по форме и передаются далее по линии связи.

2. Многократная передача одного итого же блока данных по одному каналу и сравнение принятых блоков с помощью мажоритарных устройств (устройств, работающих по принципу голосования). В этом случае блоки данных передаются последовательно, что увеличивает время передачи со­общения, как минимум, в три раза.

3. Передача одного и того же блока данных одновременно по одному каналу на разных частотах и сравнение принятых блоков по мажоритарно­му принципу. В этом случае полоса частот, отводимая для передачи одного сообщения, увеличивается в несколько раз.

4. Передача одного и того же блока данных одновременно по одному аналоговому каналу несколькими гармоническими несущими одной часто­ты, но сдвинутыми по фазе относительно друг друга. Такой метод не требует расширения полосы частот в канале связи.

5. Использование в передаваемом блоке данных длиной n бит не всех возможных комбинаций N₀ = 2ⁿ, а лишь некоторого их ограниченного чис­ла разрешенных комбинаций: N_p < N₀. На приемной стороне, хранящей в памяти все разрешенные комбинации, сравниваются принятые блоки с разрешенными. Несовпадение принятой комбинации с разрешенными оз­начает искажение в принятом блоке данных.

6. Использование корректирующих кодов, заключающееся во введе­нии в передаваемый блок данных дополнительных проверочных разрядов, которые позволяют обнаружить искажения. Контрольные биты формиру­ются по алгоритмам.

7. Введение в структуру системы передачи обратного канала связи, который информирует отправителя об искажениях в переданном блоке данных или об их отсутствии. Это позволяет отправителю принимать ре­шения для обеспечения безошибочной передачи блоков данных, следова­тельно, управлять процессами обмена информацией.

Системы передачи информации со структурным резервом могут быть построены как разомкнутые, не имеющие обратной связи, и как замкнутые по структуре - системы с обратной связью. В системах без об­ратной связи, помимо передачи сообщений по нескольким каналам, ис­пользуются корректирующие коды, позволяющие обнаружить и исправить искажения.

Достоверность передачи информации при достаточно простых мето­дах и средствах кодирования можно повысить, если отправитель непре­рывно будет получать информацию о принятых сообщениях и наличии в них ошибок. Такая информация может быть получена с помощью допол­нительного обратного канала, который в структурной схеме передачи формирует обратную связь. При этом передача сигналов будет осуществ­ляться по замкнутому контуру, что позволяет управлять процессами пере­дачи информации; и в соответствии с состоянием канала связи можно вво­дить необходимую информационную избыточность.

Общая структурная схема системы передачи с обратной связью при­ведена на рис.

Сообщение, переданное по прямому каналу связи поступает в анализа­тор приемника, который выделяет информационную часть и делает ее про­верку на наличие ошибок. В случае обнаружения искажений анализатор при­емной стороны формирует сигнал об ошибке с указанием номера искаженно­го блока, который посылается по обратному каналу. Анализатор на стороне отправителя дешифрует этот сигнал и выдает управляющий сигнал на по­вторную передачу блока. Эти процедуры повторяются, пока по обратному каналу не будет передан сигнал подтверждения. Системы передачи, функ­ционирующие по такому принципу, называют системами с решающей обрат­ной связью (РОС).

Передаваемый блок данных поступает в буфер передатчика прямого канала. В анализатор передатчика может поступить или передаваемый блок данных, или его служебная часть. Анализатор выполняет сравнение сигналов от отправителя с сигналами от получателя, принятыми по обрат­ному каналу. При их совпадении анализатор выдает разрешение на пере­дачу следующего блока данных, информируя получателя о том, что пере­дается следующий блок данных.

В случае несовпадения сигналов от отправителя и от получателя анализатор формирует управляющий сигнал на повторную передачу блока данных или другие действия отправителя по обеспечению достоверности передачи информации.

Помимо информирования отправителя о приеме его блока получатель также может передать по обратному каналу связи сообщения, что позволяет в

системах с обратной связью выполнять обмен информацией. Например, кон­трольная сумма переданного блока сравнивается с контрольной суммой этого блока, вычисленного на приемной стороне и переданной по обратному каналу.

Сигнал, информирующий отправителя о приеме блока данных без ошибок, может быть сформирован либо на передающей стороне, либо на прием ной следующим и способами:

1. Переданный по прямому каналу блок данных, который может со­держать корректирующий код, возвращается по обратному каналу в анали­затор передающей стороны. Последний сравнивает переданный и приня­тый блоки данных поразрядно. При несовпадении битов какого-либо раз­ряда анализатор формирует сигнал «ошибка», обеспечивающий повторную передачу блока данных и т.д., пока не обеспечится совпадение всех битов в переданном и принятом блоках данных.

Системы передачи, работающие по такому принципу, называют сис­темами с информационной обратной связью (НОС). Основные достоинства таких систем - простота в реализации и возможность получать статистику искажений на передающей стороне.

Однако их применение ограничивается при большом количестве по­мех, так как время передачи одного блока определяется временем передачи от первого блока, принятого с ошибками, до приема последнего, принятого без ошибок. Искажения могут возникнуть и при передаче неискаженного блока по обратному каналу.

2. Передаваемые блоки данных строятся в форме двоичных комбина­ций корректирующего избыточного кода, позволяющего обнаружить иска­жения на приемной стороне с помощью анализатора (рис. 6.3.1) путем деко­дирования корректирующего кода. Если искажения не обнаружены, то ана­лизатор посылает в передатчик обратного канала подтверждение о безоши­бочно переданном блоке. Анализатор на передающей стороне дешифрует это подтверждение и выдает управляющий сигнал на передачу следующего бло­ка данных и выдачу получателю неискаженного блока.

Достоинства систем передачи информации с РОС:

- меньшая, чем в системах с ИОС загрузка обычного канала связи; возможность организации полудуплексного обмена информацией.

Недостатком систем с РОС является отсутствие возможностей сбора информации об ошибках и их характере (одиночные, групповые) у отпра­вителя сообщений.

3)Как и в системах передачи с РОС при необнаруженных искажениях в принятом блоке по обратному каналу посылается подтверждение. В случае об­наружения искажений по обратному каналу может быть послан искаженный блок данных. Это дает возможность отправителю количественно оценивать ха­рактер искажений в переданных блоках путем статистической обработки. В со­ответствии с этим можно будет увеличивать избыточность корректирующего кода или принимать другие меры для повышения достоверности передачи ин­формации.

Системы передачи информации, функционирующие по такому прин­ципу, называют системам и с комбинированной обратной связью (КОС).