Зміст
         
         Передача даних на залізничному транспорті 3
         1. Способи забезпечення передачі даних. 3
         2. Повторна передача інформації. 4
         3. Коригувальні коди 4
         4. Системи зі зворотним зв'язком 7
         5. Апаратура передачі даних 8
         Список літератури 9



Способи забезпечення передачі
даних. Передачею даних прийнято називати область електрозв'язку, що забезпечує
передачу інформації між ЕОМ або між ЕОМ і віддаленими абонентськими установками.
Під терміном «дані» розуміється інформація, представлена в формалізованому
вигляді, призначена для обробки її технічними засобами або вже
оброблена ними. На залізничному транспорті для отримання інформації, що вимагає
обробки за допомогою ЕОМ (наприклад, різних обліково-звітних і статистичних
даних, необхідних для планування, контролю, оцінки ефективності роботи
доріг і оперативного управління перевізним процесом) використовуються кошти
передачі даних. До швидкості і вірності передачі даних пред'являються вимоги,
дещо відмінні від вимог, що пред'являються до телеграфним системам. Необхідні
більш високі показники швидкості і вірності передачі. Швидкість передачі
даних досягає значень від кількох сотень до кількох десятків тисяч імпульсів
за секунду. Задовольнити такі вимоги можливо лише застосуванням електронних
кінцевих пристроїв, які мають перевагу перед електромеханічними,
як з технічних, так і за експлуатаційними показниками. З огляду на відсутність
в цифрових повідомленнях внутрішньої смислової надмірності. Імовірність помилки
при передачі даних повинна бути не більше р = 10-6. Застосовувані в даний час
канали для передачі дискретних сигналів не забезпечують необхідну вірність прийому,
тому для дотримання встановлених норм необхідно приймати ряд заходів.
Існуючі методи підвищення вірності передачі можна розділити на три групи:
організаційно-технічні (у тому числі поліпшення амплітудно-і фазочастотних характеристик
каналів, збільшення перехідного затухання між ланцюгами, поліпшення
фільтрації в ланцюгах харчування), електротехнічні (вибір найбільш перешкодостійкого
виду модуляції, збільшення потужності сигналу по відношенню до потужності перешкоди,
заміна стартстопних апаратів синхронними тощо), введення додаткової надмірності
(повторна передача інформації, застосування коригувальних кодів, застосування
систем зі зворотним зв'язком). Більшість причин зниження вірності передачі пов'язано
з властивостями каналів, за якими здійснюється передача. Тому перший
групу методів становлять заходи організаційно-технічного характеру, спрямовані
на поліпшення якісних показників каналів зв'язку. Вони сприяють зменшенню
дії перешкод, що приводять до перекручувань елементів дискретних сигналів і
появи помилок. Досвід показує, що дані заходи дозволяють зменшити
ймовірність помилки в середньому в 5 разів. Другу групу методів становлять заходи електротехнічного
характеру, спрямовані на збільшення завадостійкості передачі
елементів дискретних сигналів, тобто заходи щодо поліпшення способів утворення
та реєстрації імпульсів. Можливості цієї групи методів практично досить
обмежені. Застосування їх дозволяє зменшити ймовірність помилки в 3-5 разів. До третьої
групі методів підвищення вірності передачі відносяться методи виявлення
і виправлення помилок введенням додаткової надмірності в передаються повідомлення.
Вони реалізуються системами без зворотного зв'язку (повторна передача, що коректують
коди) і системами зі зворотним зв'язком. Найбільш дієвими з перерахованих
є методи третьої групи, що дозволяють підвищити вірність передачі теоретично
в необмежену кількість разів. Представляється доцільним розглянути
ці методи більш докладно. 2. Повторна передача інформації. Метод повторної передачі
інформації полягає в тому, що одна й та ж інформація передається кілька
разів. Рішення про прийняте символі виноситься методом голосування по більшості.
Незважаючи на те, що при передачі деяких символів в окремих випадках
можуть матися помилки, остаточне рішення помилкових символів не має, якщо все
три рази кодова комбінація прийнята правильно чи коли вона прийнята правильно
два рази з трьох. При триразовому повторенні інформації вірність підвищується приблизно
в 5-10 разів у порівнянні з одноразовою передачею. Істотним недоліком
цього методу є зменшення швидкості доставки повідомлення в стільки разів,
скільки використовується, повторень. Це призводить до обмеження області застосування
даного методу. 3. Коригувальні коди Іншим способом введення додаткової
надмірності в інформацію, що передається є застосування коригуючих кодів.
За допомогою коригуючих кодів можна знайти помилку (визначити факт її
наявності) або виявити і виправити помилку (вказати місце помилки в блоці контрольованої
інформації) в перданной інформації. Як правило, кожна кодова комбінація,
підлягає пересиланні містить інформаційні (k) та контрольні розряди (r).
Всі безліч комбінацій n-елементного коду розбивається на два непересічних
підмножини: разрешеннних і заборонених кодових комбінацій. Передача ведеться
комбінаціями дозволеного підмножини .. Після отримання підсумкової комбінації
проводиться її аналіз. Якщо прийнята комбінація належить підмножині дозволених
комбінацій, то виноситься рішення, що помилки немає, а якщо забороненого,
то виноситься рішення, що помилка є. Природно, що помилка була виявлена не буде,
якщо одна дозволена комбінація перетвориться в іншу дозволену. Під час виправлення
помилок виконується дві операції. Спочатку встановлюється факт наявності
помилки (описаним вище способом), а потім вказується місце помилкового розряду
в контрольованому блоці. При двійковому кодуванні цього достатньо, щоб виправити
помилку, так як воно зводиться до інверсії помилково прийнятого розряду. Принцип
виправлення помилок полягає в наступному. З урахуванням статистики помилок в каналі зв'язку
підмножина прийнятих заборонених комбінацій розбивається на n непересічних
підмножин. Кожне з цих підмножин ототожнюється з однією з дозволених
комбінацій. Якщо прийнята комбінація належить підмножині 1, то виноситься
рішення, що передавалася комбінація a1; підмножині 2 - комбінація a2 і т.д.
Таким чином, виявлення або виправлення помилок коригувальним кодом досягається
за рахунок застосування в ньому кодових комбінацій з великою кількістю елементів
(п), ніж це потрібно для передачі корисної інформації (k). Величина що вводиться
при цьому надмірності визначається коефіцієнтом надмірності Серед основних
кодів, що використовуються при передачі інформації необхідно відзначити наступні: код
з перевіркою на парність, коригуючий код з постійною вагою, циклічні коди,
ітерірованние коди. Код з перевіркою на парність. Цей код є одним з
найпростіших з виявленням помилок, які використовуються для оцінки правильності введення/виводу
інформації в апаратурі передачі даних. При побудові комбінацій цього
коду до вихідних інформаційних розрядах додається один контрольний так, щоб
число одиниць у вийшла кодової комбінації стало парних. Код з перевіркою
на парність може виявити лише помилки непарної кратності, тому що вони порушують
умова парності одиниць в комбінаціях. Коригуючий код з постійною вагою.
Код будується таким чином, що в дозволене підмножина відбираються комбінації,
які мають однакове число одиниць (постійна вага). Наприклад, комбінації 10101,
11100, 10110 та ін, можуть скласти елементи дозволеного підмножини. Таких
комбінацій буде 10 і вони можуть використовуватися для передачі цифрової інформації.
Будь-які помилки, крім дворазовий різного виду, будуть виявлені таким кодом,
тому що вони порушують встановлене співвідношення одиниць і нулів в комбінації.
Циклічні коди. Ці коди є найпоширенішими коригуючими кодами,
що застосовуються в даний час в апаратурі передачі даних. Циклічні
коди поряд з можливістю виявляти і виправляти поодинокі помилки і пакети
помилок володіють ще однією позитивною властивістю - простотою побудови кодерів
і декодерів. Це і визначило їхнє широке застосування на практиці. У теорії циклічного
кодування кожну n-елементну комбінацію прийнято записувати у вигляді
деякого полінома G (х) ступеня (п -1). де а - цифри двійкової системи числення,
відображають елементи кодової комбінації; х - фіктивна змінна, що замінює
собою основу системи числення. Властивості циклічного коду, а також вид
кодера і декодера повністю визначаються утворюючим многочленів g (х) ступеня
r. Операції кодування та декодування в циклічному коді зводяться до множення
і поділу поліномів за правилами двійковій алгебри. При побудові надлишкового
коду поліном неізбиточной кодової комбінації спочатку множиться на xr, а потім
ділиться на який утворює многочлен g (x). Кодова комбінація циклічного коду F (х)
виходить складанням полінома Р (х) з залишком від ділення. Виявлення помилки
відбувається шляхом ділення полінома F '(х), що відповідає прийнятої кодової комбінації,
на який утворює поліном g (x). Ознакою приналежності кодової комбінації
дозволеному підмножині є ділення без залишку полінома F '(х) на створюючий
поліном g (х). При розподілі заборонених кодових комбінацій, що утворюються
при помилковому прийомі в результаті дії перешкод, обов'язково вийде залишок,
що й використовується для виявлення та виправлення помилок. Кодер і декодер циклічного
коду будуються на основі регістрів зсуву за логічними зворотними зв'язками
(так звані багато-тактний лінійні фільтри), за допомогою яких здійснюються
операції ділення поліномів. Ітерірованние коди. Ці коди виходять, якщо
використовувати комбінації двох і більше кодів, тобто операцію ітерації. Вони більш
досконалі. Ітерірованние коди виходять шляхом розташування інформаційних
символів у вигляді таблиці, кожен рядок якої кодується за певним правилом.
Кожен стовпець таблиці теж кодується за певним правилом (у загальному
випадку не обов'язково за тим же, що й рядок). У правому нижньому куті таблиці дається
результат перевірки контрольних символів (перевірка по рядках і стовпцях) .4.
Системи зі зворотним зв'язком Характерною особливістю методів повторної передачі
і використання коригуючих кодів є те, що внесена надмірність залишається
постійної для кожного конкретного випадку в залежності від обраного коду
або кількості повторних передач. Надмірність розраховується лише на якісь
цілком певні умови проходження сигналів, при якій забезпечується
достатній ступінь зменшення помилок. Якщо цей розрахунок орієнтувати на будь-яке
середній стан каналу, то в періоди поме-хоактквності (поява пакетів
помилок) число невиявлені і невиправлених помилок може значно перевищити
допустиме значення. Якщо ж орієнтуватися на найгірший стан каналу,
то введена надмірність буде не завжди виправдана, що призведе до зниження
ефективності системи зв'язку. Найбільш раціональним і бажаним слід визнати
випадок, коли сума, що вводиться надмірність може змінюватися в залежності від інтенсивності
перешкод у каналі. Така можливість з'являється тоді, коли передавач отримує
відомості про якість прийому сигналів по зворотному каналу. Системи, що використовують
зворотний канал для цих цілей, отримали назву систем зі зворотним зв'язком.
Залежно від виду сигналів, що передаються по зворотному каналу, розрізняють
системи з інформаційною зворотнім зв'язком і системи з вирішальною зворотним зв'язком
У системах з інформаційною зворотним зв'язком по зворотному каналу зв'язку передаються
ті ж блоки інформації, що і по прямому каналу зв'язку, а рішення про необхідність
повторення раніше переданого блоку приймається в передавачі. Ці системи
через необхідність застосування зворотного каналу з такою ж пропускною здатністю,
що і прямий канал, а також через порівняно низькій швидкості передачі
корисної інформації знайшли обмежене застосування. У системах з вирішальною зворотного
зв'язком по каналу зворотного зв'язку передаються лише сигнали рішення, тому
його пропускна спроможність може бути взята менше, ніж для прямого каналу зв'язку.
Рішення про повторну передачу блоку приймає приймач. Системи з інформаційної
і вирішальною зворотним зв'язком будуються з обмеженим числом повторень, після
чого вмикається аварійна сигналізація, що вимагає втручання обслуговуючого
персоналу. Незалежно від виду в системах зі зворотним зв'язком внесена надмірність
змінюється за рахунок зміни числа повторних передач, що визначається
умовами проходження сигналів, тобто системи зі зворотним зв'язком є адаптивними
системами, в яких темп передачі приводиться у відповідність з фактичним
станом каналу зв'язку. З розглянутих методів підвищення вірності передачі
найбільшого поширення знаходять системи зі зворотним зв'язком і коригувальні
коди в режимі виявлення або виправлення помилок. Режим виправлення помилок з застосуванням
коригувальних кодів використовується рідко, лише у випадках, коли організація
зворотного каналу утруднена або вимоги до припустимої затримки в передачі
при довгих зв'язках занадто жорсткі. У переважній більшості випадків існуючі
і проектуються системи передачі даних будуються на основі кодів з виявленням
помилок і застосуванням зворотного зв'язку для повторної передачі тих комбінацій,
помилки в яких виявлено. У деяких випадках виявляється доцільним
виправлення помилок малої кратності в поєднанні з виявленням помилок великий
кратності. Для виявлення помилок в основному використовуються циклічні і ітеративні
(матричні) коди через простоту апаратурною і програмної реалізація кодерів
і декодерів. 5. Апаратура передачі даних Апаратура передачі даних (АПД)
служить для передачі інформації від віддалених джерел до інформаційно-обчислювальним
центрам і назад. Кінцеве обладнання мережі передачі даних виконує
більш складні функції, ніж аналогічне обладнання телеграфної мережі. Крім
функцій організації каналу передачі даних, синхронізації, перетворення повідомлення
в електричний сигнал і назад, виникають додаткові функції по захисту
повідомлення від помилок, управління ланцюгами стиків між АПД і ЕОМ, управління пристроями
введення та виведення, діагностичний контроль та ін Основними елементами
АПД є приймач (ПП), пристрій захисту від помилок (УЗО), пристрій
перетворення сигналів (УПС), автоматичне викличний пристрій (АВУ). Крім
того, для АПД характерна наявність декількох типів пристроїв введення і виведення інформації.
На мережі передачі даних залізничного транспорту використовується низько-
(50-200 біт/с) і середньошвидкісних (1200, 2400 біт/с) апаратура передачі даних.
Передача даних з низькими швидкостями здійснюється по комутованих і некомутовані
телеграфним каналах. Передача даних з середніми швидкостями ведеться
по телефонних комутованих та Некомутовані канали апаратурою «Акорд-1200»,
ТАП-3С, ТАП-34 і др.Спісок літератури 1. Волков В.М., Головін Е.С., Кудряшов
В.А. Електричний зв'язок і радіо на залізничному транспорті. М.: Транспорт,
1991. 2. Волков В.М., Кудряшов В.А. Дротова зв'язок на залізничному транспорті.
М.: Транспорт, 1986. 3. Каллер М.Я., Фомін А.Ф. Теоретичні основи транспортної
зв'язку, М., 1989.