Проектування тракту передачі даних

Державний Університет  Інформаційно – Комунікаційних Технологій

 

Факультет Інформаційних  Технологій

Кафедра ІТ

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни

Системи документального  електрозв’язку

на тему:

"Проектування  тракту передачі даних"

 

 

 

Виконала студентка групи ІМД-43

Курмазенко  А.А

Варіант  №77

Перевірив

Хорунжий О.І.

 

Курсовий проект захищено “    “                      2011 р.

 

Київ 2011

РЕЦЕНЗІЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Позитивні сторони:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Недоліки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецензент –  Хорунжий О.І.

 

Оцінка - ______________

 

Підпис рецензента ___________ 
ЗМІСТ

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ..….……....…………………….………….………4

ВИХІДНІ ДАНІ……....…………………...………………………………………………..…...5

ВСТУП….…………………………….…………………………………….……………….…..6

 

1. Суть моделі часткового опису дискретного каналу (модель Пуртова Л.П.)………...…...7

2. Розрахнок імовірності помилки оптимального прийому елемента ………...………........9

3. Залежність імовірностей помилок в блоці від його довжини ……………...……….…... 11

4. Структурна  схема системи з ВЗЗ-НПІ ……………………………………….....……….13

5. Вибір оптимальної довжини кодової комбінації n_опт…………………………….………. 20

6. Розрахунок параметрів циклічного коду n, k, r….…………................................……......23

7. Вибір типа породжуючого (утворюючого) полінома g(х) …………..……….………….. 25

8. Функціональна схема кодера для вибраного g(х) і пояснення його роботи…………..... 26

9. Функціональна схема декодера для вибраного g(х) і пояснення його роботи ………… 28

10. Повна функціональна схема модему ………………………….……........……………… 30

11. Принципова схема пристрою, заданого у варіанті ……………….……………...….…. 34

12. Розрахунок надійності принципової схеми ………………………………………..…… 35

13. Визначення обсягу W інформації, що передається...…………………....................…… 36

14. Вибір магістралі ПД…………………………………………………………….............… 37

15. Розрахунок надійності каналів ПД……...……………………..……………......……….. 39

16. Резервування  каналів ПД………………………………………..………….…………… 42

ВИСНОВОК..…………………………………..……………..………………………………46

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………………….………………………….48

 

 

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Варіант № 77

Спроектувати   середньошвидкісний   тракт передачі даних (ТПД) між двома джерелами і одержувачами інформації, віддаленими один від одного на L км.

Для підвищення вірності передачі використати  систему з  вирішальним  зворотнім  зв'язком,  неперервною передачею і блокуванням приймача (РОС-НПбл). Система з РОС працює в режимі виявлення помилок з перезапитом  неправильно прийнятої інформації. Для виявлення помилок в блоках, що приймаються, використовується циклічний код.

Розподіл помилок в дискретному каналі описується моделлю  Пуртова  Л.П.  Для  підвищення  надійності  ТПД застосовується постійне резервування.

 

Потрібно:

 

1. Пояснити суть моделі часткового опису дискретного каналу (модель Пуртова Л.П.), звернувши особливу увагу  на параметр  a - коефіцієнт  групування помилок.
2. Розрахувати імовірність помилки оптимального прийому елемента при заданих : виді модуляції, значеннях сигналу та флуктуаційної завади в  каналі.
3. Побудувати залежності імовірностей помилок в блоці від його довжини для трьох значень імовірності помилки в елементі.
4. Побудувати структурну схему системи з РОС-НПбл і описати алгоритм її функціонування, використовуючи часові діаграми, побудовані за умовами варіанту для n з пункту 5.
5. Визначити оптимальну довжину кодової комбінації n_опт, при якій забезпечується найбільша відносна пропускна спроможність R.
6. Визначити число перевірочних  розрядів в кодовій комбінації r, що забезпечують   задану імовірність невиявленої помилки. Знайти параметри циклічного коду n, k, r. Для отриманої довжини блоку побудувати графік розподілу імовірностей кратності помилок t.
7. Вибрати тип породжуючого (утворюючого) полінома g(х) з урахуванням останньої цифри студентського квитка.
8. Побудувати функціональну схему кодера для вибраного g(х) і пояснити його роботу.
9. Побудувати функціональну схему декодера для вибраного g(х), пояснити його роботу.
10. Побудувати повну функціональну схему модему з урахуванням заданого виду модуляції
11. Побудувати принципову схему пристрою, заданого у варіанті, використовуючи ІМС заданої серії.
12. Розрахувати надійність принципової схеми.
13. Визначити обсяг W інформації, що передається, для заданого темпу Т_пер і критерію відмови t_від.
14. По географічній карті вибрати два пункти, віддалені на L км, вибрати основну і обхідну магістраль, розбивши  її  на  ряд  дільниць  довжиною  500-1000 км.  Пункти переприйому прив'язати до великих населених пунктів.
15. Розрахувати показники надійності основного і обхідного каналів ПД.
16. Провести  резервування  каналів ПД  по  різних варіантах і вибрати найбільш  економічний  варіант, що забезпечує вимоги завдання по надійності.

 

ВИХІДНІ ДАНІ

Дані, загальні для всіх варіантів:

Швидкість модуляції:   В = 1200 Бод;

Швидкість поширення сигналу в каналі зв'язку:   V = 80000 км/с;

Середній час наробки на відмову групового пристрою:   Т_ГП = 1500 ч;

Середній час відновлення  групового пристрою:   = 1,5 ч;

Середній час відновлення  пристрою захисту від помилок ПЗП: = 0,33 ч;

Середній час відновлення  пристрою перетворення сигналів ППС: =0,33 ч;

Імовірність помилки в дискретному каналі:  Р_{пом 1} = 0,5·10^-3  і   Р_{пом 2} = 5·10^-3.

Дані, що залежать від  варіанту:

• Елементна база   ІМС серії К – 555;
• Вид модуляції – ВФМ;
• Швидкість передачі інформації:   С = 2400 біт/с;
• Рівень потужності сигналу на виході каналу:   Р_{С ВИХ} = - 46,4 дБ;
• Ефективне значення аддитивої флуктуаційної завади:   U_{п еф} = 1,7 мВ;
• Розробити принципову схему вузла – Г (генератор);
• Імовірність невиявленої помилки:   Р_НВП = 0,8·10^-6;
• Відстань між кінцевими станціями:   L = 4700 км;
• Коефіцієнт групування помилок:   = 0,62;
• Мінімальна кодова відстань циклічного коду:   d₀ = 5;
• Темп передачі інформації:   Т_ПЕР = 580 с;
• Критерій відмови: t_від = 60 с;
• Час наробки на відмову ПЗП:   Т_ПЗП = 460 г;
• Час наробки на відмову ППС:   Т_ППС = 790 г;
• Коефіцієнт готовності тракту:   К_Г  =;
• Імовірність безвідмовної роботи протягом 12 г. не менше:

      Р(t=12 год)= 0,97.

 

 

 

 

Вступ

Передача даних (ПД) є найважливішим видом документального електрозв'язку. Цей вид  набуває все більше значення і поширення в сучасному електрозв'язку, що визначається його призначенням. Поняття «дані» є досить широким:  це певний тип повідомлень, що створюються різними автоматичними цифровими пристроями (наприклад, засобами обчислювальної техніки) і мають формат кодових комбінацій, як правило, двійкового коду. Такі повідомлення - повідомлення даних - звичайно призначені для обробки електронно-обчислювальними машинами (ЕОМ) або створюються внаслідок такої обробки.

Спочатку цей вид зв'язку служив для передачі повідомлень від цифрових датчиків і віддалених терміналів до ЕОМ, і таким чином створювалися системи телеобробки даних. Потім з розвитком цифрових методів передачі будь-яких видів повідомлень, передача даних стала використовуватися для перенесення різного типу файлів, факсимільних повідомлень і навіть аудіо і відео повідомлень. Такі повідомлення стали називати відповідно:  датаграми, факсограми, мовограми і відеограми - аналогічно до телеграми - повідомлення самого старого виду докумен-тального електрозв'язку, тобто телеграфії.

Особливістю ПД в порівнянні з іншими видами документального електрозв'язку (телеграфією і факсимільним зв'язком) є підвищені вимоги до характеристик:  швидкості, вірності передачі і надійності.

Курсовий проект по дисципліні  "Системи документального електрозв'язку" передбачає проектування тракту передачі даних між джерелом  інформації і одержувачем інформації.

Тракт  передачі даних (ТПД), що проектується, є типовим прикладом системи документального електрозв'язку, якому присвячена дисципліна.

До якості тракту передачі даних ставляться дуже високі вимоги по вірності передачі і надійності,  відображені в завданні на курсовий проект; тому проектується некомутований ТПД.

На вказані характеристики впливають передусім параметри каналу зв'язку, що входить в тракт. Як неперервний канал використовується стандартний канал тональної частоти, утворений аналоговою системою передачі (наприклад, К1920). Дискретний канал утвориться включенням передаючої і приймальної частин пристрою перетворення сигналів (ППС). Наприклад, в нашому випадку це можуть бути відповідно модулятор і демодулятор. При заданих параметрах неперервного каналу і виді модуляції визначиться імовірність помилки в одиничному елементі і пропускна спроможність дискретного двійкового каналу.

Для задоволення вимог до вірності передачі системи ПД (задана величина імовірності невиявленої помилки на виході системи) необхідно вжити заходів захисту від помилок і включити в систему відповідний пристрій захисту від помилок ПЗП.

У завданні вказаний спосіб побудови ПЗП:   для підвищення вірності передачі використати систему з вирішуючим зворотним зв'язком (ВЗЗ), неперервною передачею і блокуванням приймача. Система з ВЗЗ працює в режимі виявлення помилок з перезапитом неправильно прийнятої інформації. При цьому для виявлення помилок використовується циклічний код.

 Щоб задовольнити  вимоги завдання до надійності системи ПД, потрібно зробити розрахунок показників надійності (передусім імовірності безвідмовної роботи протягом заданого часу). При заданих параметрах надійності елементів системи виявиться, що вимога завдання не виконується. Для підвищення надійності пропонується застосувати постійне резервування, причому потрібно використати найбільш економічний варіант резервування. Спочатку резервуються окремі найбільш дешеві елементи системи (ППС, ПЗП), а потім   більш коштовні (канали зв'язку). У результаті формується тракт передачі даних - ТПД з необхідними по завданню характеристиками.

Всі самостійні рішення, що приймаються при проектуванні повинні бути обгрунтовані, і таким чином студент освоює інженерний підхід до проектування досить складних систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. МОДЕЛЬ ЧАСТКОВОГО ОПИСУ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛУ

(МОДЕЛЬ Л.П.ПУРТОВА)

На жаль, найпростіша пуассонова модель надто рідко може використовуватися: в реальних каналах помилки групуються в пакети (пачки).  Моделі для опису таких каналів стають складними і різноманітними.

Найпростіша з них   модель Гілберта, яка передбачає, що канал може знаходитися в одному з двох станів: «хорошому», коли помилок немає, і «поганому», коли виникає пакет помилок. Стан системи (каналу) визначається на кожному часовому інтервалі - кроці, а перехід з одного стану в інший відбувається покроково. Таким чином, модель Гілберта належить до класу так званих ланцюгів Маркова. Для опису каналу модель вимагає завдання імовірностей переходу з одного стану в інше або збереження попереднього стану, а також імовірності помилки в «поганому» стані. Існує велика кількість моделей, що враховують (з різною мірою подробиці) закономірності утворення пакетів помилок і розподілу помилок всередині і поза пакетами. Вони досить складні, задаються великим числом параметрів, які важко прив'язати до реальних каналів зв'язку, і відповідно   мало придатні для інженерних розрахунків.

Виходом з цієї ситуації для інженерів-зв'язківців  з'явилися спрощені моделі, що дають частковий опис каналу. За допомогою такої моделі можна визначити залежність  Р(t >1, n) -   імовірності появи помилкової комбінації від її довжини n і Р( > t, n) - імовірність появи комбінацій довжиною  n  з t  і більше помилками.

Залежність імовірності появи помилкової кодової комбінації від її довжини n визначається наближеною формулою

P( » n ^{1 -} p ,    (1.3)

де – показник групування помилок.

Якщо ,   то пакетування помилок відсутнє, і появу помилок потрібно вважати незалежною, а формула переходить у відповідну формулу пуассонової моделі: 

 

P( » n ^1- p =  n p .

 

Найбільше значення  (0,5-0,7) спостерігається в кабельних лініях зв'язку, оскільки короткочасні переривання і імпульсні завади приводять до появи пакетів з великою щільністю помилок. У радіорелейних лініях, де нарівні з інтервалами великої щільності помилок спостерігаються інтервали з рідкими помилками, значення     лежить в межах від 0,3 до 0,5.  У короткохвильових радіотелеграфних каналах показник групування помилок самий невеликий (0,3 - 0,4).