ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ'ЯЗКУ УКРАЇНИ
УКРАІНCКАЯ Державної академії зв'язку ім.А.С.ПОПОВА
Контрольна робота № 2
«Системи документального електрозв'язку»
Завдання:
Завдання № 1.
Перерахуйте методи підвищення вірності при передачі дискретних повідомлень (ПДС) по каналах з різними перешкодами.
Опишіть роботу дуплексної системи ПДС з вирішальною зворотним зв'язком, безперервною передачею і блокуванням приймача. Побудуйте тимчасову діаграму роботи системи з дотриманням масштабу, якщо задані: час поширення сигналу зв'язку t p = 200мс, довжина блоку n = 3000, швидкість модуляції У = 9,6 Кбод. Визначте ємність М буферного накопичувача передавача і час блокування приймача при виявленні помилки.
Побудуйте докладну функціональну схему модему для роботи по каналу ТЧ, опишіть функції та методи побудови основних вузлів схеми.
Розрахуйте ймовірності помилкового прийому одиничного елемента сигналу при використанні різних стандартних видів модуляції, а також пропускну здатність безперервного каналу ТЧ, утвореного дискретного каналу і коефіцієнт використання каналу ТЧ. Задане відношення потужностей сигнал / перешкода Рс / РШ = 16дБ у безперервному каналі, швидкість модуляції прийняти відповідно стандартам.
Задані: число N = 6 дискретних каналів, швидкість модуляції В = 100бод і допустимі крайові спотворення одиничних елементів б = 2,5% у дискретному каналі.
Визначте частоту дискретизації (імпульсну несучу лінійного сигналу) і ширину спектра лінійного сигналу і порівняйте їх значення для двох методів.
Визначте, яка кількість дискретних каналів з зазначеними вище параметрами може бути організовано у смузі капала ТЧ при методах МН і СІП, якщо застосована передача з ЧС-ДБП.
• призначення, історія розвитку мережі та її сучасний стан;
• структура, топологія, основні ймовірнісно-часові та алгоритмічні характеристики;
• технічні засоби мережі, типи і параметри кінцевого, комутаційного та каналоутворюючого обладнання;
• формати та коди переданих повідомлень;
• протоколи доступу до мережі і взаємодії абонентів, стандарти.
Завдання № 1:
1. Існують два методи підвищення вірності прийнятих повідомлень. Перший метод заснований на поліпшенні якісних показників каналів, що досягається зазвичай або шляхом усунення самих причин появи помилок, або включенням в канал деяких додаткових пристроїв, що зменшують вплив перешкод.
Основними причинами, що викликають помилки, є імтгульсние перешкоди н короткочасні перерви.
Імпульсні перешкоди зазвичай з'являються при зниженні перехідного загасання між парами в одному кабелі, а також проникають з ланцюгів харчування. Тому підтримання на належному рівні перехідного загасання між парами в кабелі, а також поліпшення фільтрації в ланцюгах живлення, застосування розв'язують живлять агрегатів призводить до істотного зниження потоку імпульсних перешкод і покращення якісних показників каналу. Інша причина появи імпульсних перешкод носить експлуатаційно-технічний характер. Потік імпульсних перешкод значно зростає при проведенні обслуговуючим персоналом всіляких профілактичних робіт на магістралі під час роботи зв'язку (всякого роду перемикання, підключення вимірювальних приладів, чистка контактів і т. п.). Усунення появи імпульсних перешкод в даному випадку може бути досягнуто тільки шляхом підвищення технічної культури експлуатації зв'язків.
Причиною виникнення короткочасних перерв є звичайно низька якість контактів апаратури зв'язку, а також причини, що мають експлуатаційний характер. Значне зниження частості появи короткочасних перерв досягається використанням апаратури зв'язку з більш якісними контактами (наприклад, при заміні декадно-крокової комутаційного обладнання на координатний, квазіелектронне і електронне), а також підвищенням технічної культури експлуатації зв'язків.
Значне поліпшення якості каналу зв'язку, особливо в організації зв'язків великої протяжності або використання порівняно високих швидкостей передачі, досягається включенням в канал додаткових пристроїв - регенеративних трансляцій і фазових коректорів. У ряді випадків це значно підвищує вірність прийому.
Поліпшення якісних характеристик каналів з метою підвищення вірності прийому завжди пов'язане з певними матеріальними витратами, які в ряді випадків можуть виявитися досить високими. Тому велике значення мають широко застосовуються в техніці передачі даних методи підвищення вірності прийому, які не потребують поліпшення якості каналу. Ці методи засновані на внесенні в передаваний сигнал певної надмірності. Введена в передаваний сигнал надмірність вносить додаткові умови, перевірка дотримання яких на прийомі дозволяє виявити факт спотворення сигналу, а також порівняти прийнятий спотворений сигнал з відповідним неспотвореним.
Будь-які методи внесення надмірності в передаваний сигнал пов'язані зі збільшенням обсягу сигналу, тобто зі збільшенням або потужності сигналу, або ширини спектра, або часу передачі. Можливості підвищення вірності прийому шляхом збільшення потужності і ширини спектру при передачі дискретної інформації по стандартних каналах зв'язку досить обмежені, тому переважне застосування, отримав метод введення надмірності шляхом збільшення часу передачі сигналу Цей метод може бути реалізований у двох різновидах - використанням для передачі дискретної інформації зниженою по відношенню до номінального значення швидкості і застосуванням коригувальних кодів. Зниження швидкості при роботі по каналах невисокої якості отримало широке застосування. Так, у багатьох типах АПД, що працюють по каналах тч, передбачаються дві і більше швидкості модуляції (наприклад, 600 і 1200 бод), причому з меншою швидкістю зазвичай ведеться робота на великі відстані, а також робота по каналах з звуженої смугою пропускання (300 - 2700 Гц).
Застосування корректіоующіх кодів є більш ефективним методом підвищення вірності, ніж робота із зниженою швидкістю. Обидва цих методу не слід протиставляти один одному. Використання коригувальних кодів є методом більш загальним, а зниження швидкості передачі можна вважати окремим випадком застосування коригуючого коду.
2. У системі з РІС з блокуванням передача черговий кодової комбінації виробляється, не чекаючи прийому по зворотному каналу сигналу зворотного зв'язку, що дозволяє істотно підвищити швидкість передачі корисної інформації.
Принцип роботи даної системи (рис.1.1), в якій сигналом «запит» є дозволена кодова комбінація.
Рис. 1.1. Функціональна схема АПД з РІС
За сигналом «введення» передана інформація надходить в кодер, кодується кодом, виявляє помилки, і передається в дискретний канал зв'язку. Одночасно вона запам'ятовується в буферному накопичувачі. У приймальнику протилежної станції прийнята послідовність надходить в декодер і декодується в ньому. Якщо при цьому помилок не виявляється, то інформаційні розряди, накопичені в буферному регістрі декодера, надходять до споживача інформації. Якщо виявлена помилка, то виробляється сигнал «помилка», який стирає вміст буферного регістра декодера і через пристрій управління впливає на датчик комбінації «запит», яка посилається на протилежну станцію. Крім того, припиняється видача сигналу «введення», а отже, і передача інформації. Після передачі комбінації «запит» інформація, накопичена в буферному накопичувачі, через ключ До передається в дискретний канал.
На протилежній станції комбінація «запит» реєструється дешифратором службової комбінації, який виробляє спеціальний сигнал, який надходить на пристрій управління, яке здійснює ті ж операції, що і при отриманні сигналу виявленої помилки: посилає комбінацію «запит», слідом за чим передає вміст буферного накопичувача .
Тимчасова діаграма роботи системи ілюструється рис.1.2 Символ S позначає спотворену кодову комбінацію, комбінація «запит» позначена як ЗК.
Рис 1.2 Тимчасова діаграма роботи дуплексної системи з РІС
Якщо комбінація «запит», передана станцією Б спотвориться, то приймач станції А сприйме її як перекручену кодову комбінацію; на станцію Б при цьому буде передана запитна комбінація і т. д. Процес переспроса не зміниться і збою в роботі не станеться. Спотворення комбінації «запит», переданої станцією А, не має значення, так як приймач станції Б, будучи заблокованим, її не сприймає. При одночасному спотворенні комбінацій в обох напрямках сигнали «запит» посилаються і в тому, і в другому напрямках. У результаті відбувається блокування приймачів. Передавачі починають передавати інформацію, накопичену в буферних накопичувачах, після чого відновлюється нормальна робота зв'язку.
Якщо в комбінації «запит» є не виявлення помилка. На протилежній станції перекручена запитна комбінація сприймається як дозволена кодова і триває передача інформації. У той же час приймач станції, що послав запитальну комбінацію, заблокований, при цьому втрачається М кодових комбінацій.
У тому випадку, коли в одному з напрямків відсутня інформація для передачі, вдаються до передачі так званої «фіктивної» інформації, не видається з АПД споживачеві. Необхідність у передачі «фіктивної» інформації випливає з вимоги підтримки імпульсної і циклової синхронізації в каналі передачі даних з тим, щоб забезпечити нормальні умови передачі сигналу «запит» в будь-який момент часу.
3.
а) час блокування приймача:
T = 3t k + 2t p
Де: t k - час передачі кодової комбінації,
t p - час поширення сигналів в каналі.
t k = nt = n / B; t k = 3000 / 9,6 · 10 3 = 312.5 мс.
t p = 200 мс.
Т = 3.312 .5 + 2.200 = 1337.5 мс.
б) ємність буферного накопичувача:
М = <3 + 2 t p / t k>;
М = <3 + 2.200 / 312.5> = <4,28> = 5 к.к.
Oсновние функції, що їх модемом:
· Передача дискретної інформації по каналу зв'язку;
· Стиснення переданої інформації та корекція помилок, що виникли при передачі;
· Специфікація ланцюгів стику між модемом і комп'ютером.
Додаткові функції:
Передача і прийом факсимільних повідомлень, апаратний АВН, автовідповідач, голосова пошта, Voice і ASVD або DSVD, апаратний захист модему паролями, віддалене налаштування і прослуховування записаних повідомлень, зворотний дзвінок, і т.д.
V.21 Дуже древній стандарт для швидкості 300bps.
V.22 Теж старовину, швидкість до 1200bps.
V.22bis Включає в себе V.22, але підтримує швидкість до 2400bps.
V.32 Забезпечує швидкість до 9600bps. Підтримується більшістю випускаються зараз модемів.
V.32bis Вдосконалений V.32, що передбачає швидкість до 14400bps. До недавнього часу це був самий останній швидкісний протокол, який був промисловим стандартом. Якщо говорилося, що модем працює на швидкостях до 14400, то малося на увазі, що він використовує саме цей протокол для роботи. Протокол гарний при роботі на гарних і середніх лініях, але якщо Вам не пощастило, і немає можливості поміняти номер (АТС, місце проживання, країну проживання), то при роботі на V.32bis можуть бути проблеми. Зокрема, він дуже нестійкий, якщо на лінії періодично виникає тріск або є тихий, але суцільний шум. У разі шуму протокол просто не дасть вам швидкості, забезпечуючи яких-небудь 200-300 cps (символів в секунду) при роботі на будь-якій швидкості від 4800 до 14400 замість належних 1600 на 14400. У разі ж тріску він має досить велику ймовірність просто злетіти з лінії по причині неможливості виконати перепогодження контурів прийому-передачі (retrain). Крім того, є ряд ліній, де V.32bis не працює взагалі. Досить поширене подекуди думку про те, що швидкісні протоколи на наших поганих лініях, практично, непрацездатні, пов'язано саме з цими проблемами V.32bis.
V.34 Розроблений в 1994р. Розрахований на швидкості до 28800bps. Ще не був офіційно затверджений під ім'ям V.34, виробники модемів, випереджаючи події, випускали пристрою на 28800bps, сумісні з ще не існуючим стандартом (який тоді називали умовно V.fast або V.fc). V.34 прийшов на зміну давно застарілому промисловому стандарту V.32bis. На відміну від останнього, що реалізує швидкості від 4800 до 14400 bps, протокол V.34 дозволяє працювати на тих же самих лініях зі швидкостями 2400-28800, тобто, в два рази швидше, відрізняючись при цьому не меншою, а більшою надійністю і стійкістю до збурень на лінії. Такі особливості, як вбудований (закладений в специфікацію протоколу) аналог ASL (tm) by USRobotics, дають можливість отримати на конкретної лінії все те, що тільки можливо. А можливість компресії даних за допомогою протоколу V.42bis дає продуктивність до 10000 символів в секунду (приблизно 5 друкованих аркушів).
ASL (tm) (Adaptive Speed Leveling) - це запатентоване фірмою USRobotics розширення протоколу V.32bis, спрямоване на підвищення продуктивності роботи в умовах змінюється якості лінії. Крім таких стандартних засобів, як fall-back і fall-forward (тобто, автоматичного зниження і підвищення швидкості зв'язку при зміні стану лінії; до речі, модеми серії Sportster вміють тільки знижувати швидкість, але не підвищувати її) ASL включає в себе такі можливості, як Quick Connect (QC), Quick Retrain (QR) і незалежну підстроювання швидкостей в каналах прийому-передачі. QC і QR забезпечують встановлення зв'язку між двома модемами за 5 секунд на відміну від 12-15 при звичайній процедурі конекту. Якщо сам коннект (власне, встановлення з'єднання після дозвону) ще можна почекати, то особливо помітно незручність протоколу V.32bis при наявності періодичних шумів в лінії, що викликають часті або постійні ретрейни. У цьому випадку різниця за тривалістю у 8 або 2 секунди відповідно без і з ASL при багаторазовому повторенні стає вже помітною і втрата часу на ретрейни здатна значно знизити сумарну продуктивність передачі даних. Незалежних підстроювання швидкостей в каналах прийому-передачі - друга основна особливість технології ASL. Більшість телефонних ліній несиметричні за якістю. Зокрема, буває так, що в одному напрямку модем здатний працювати на 14400, а в іншому - тільки на 4800. Всі модеми в такій ситуації зв'яжуться на мінімально можливою, а саме 4800. Винятком є модеми серії Courier with ASL: вони в такій ситуації допускають роботу на різних швидкостях у різних напрямках: 14400 в одному і 4800 в іншому. Якщо напрямок з кращою якістю збігається з основним потоком переданих даних, то Ви отримуєте значне скорочення часу передачі. Якщо додати до вищесказаного ще і здатність у процесі зв'язку підлаштовувати швидкості також незалежно при зміні умов як в гіршу, так і в кращу боку, то очевидно, що ASL варте того, щоб платити за неї додаткові гроші: як і HST, ASL присутня тільки в моделях серії Courier. У моделях серії Sportster ASL, як і HST, немає.
V.fast / V.FC (fast class) - Фірмовий протокол фірми Rockwell, що підтримує швидкості 14400-28800. Завдяки наявності спеціалізованого модемного набору мікросхем для V. FC багато фірм давно вже випускають модеми з підтримкою V. FC або виробляють апгрейд своєї продукції шляхом заміни чіпсета на платі модему. V. FC підтриманий у моделі USR з метою сумісності з мільйонним парком модемів V. FC у світі, оскільки при наявності V.34 доцільно працювати саме на ньому. Тепер це загальноприйнята назва стандарту на дуплексні модеми для 2-провідних комутованих і виділених ліній із швидкістю більше 19.2 Кбіт / с. Багато модеми з фірмовими протоколами на швидкості рівні або більше 19.2 Кбіт / с. також називаються V.fast модемами.
V.34bis Розвиток V.34. Швидкість роботи - 33600 bps. УКРАІНCКАЯ Державної академії зв'язку ім.А.С.ПОПОВА
КИЇВСЬКИЙ ІНСТИТУТ ЗВ'ЯЗКУ
КАФЕДРА ПЕРЕДАЧІ ДИСКРЕТНИХ ПОВІДОМЛЕНЬ Контрольна робота № 2
«Системи документального електрозв'язку»
Завдання:
Завдання № 1.
Перерахуйте методи підвищення вірності при передачі дискретних повідомлень (ПДС) по каналах з різними перешкодами.
Опишіть роботу дуплексної системи ПДС з вирішальною зворотним зв'язком, безперервною передачею і блокуванням приймача. Побудуйте тимчасову діаграму роботи системи з дотриманням масштабу, якщо задані: час поширення сигналу зв'язку t p = 200мс, довжина блоку n = 3000, швидкість модуляції У = 9,6 Кбод. Визначте ємність М буферного накопичувача передавача і час блокування приймача при виявленні помилки.
Завдання № 2
Перерахуйте основні та додаткові функції сучасного модему для передачі даних по каналах телефонного зв'язку, а також міжнародні стандарти на модеми.Побудуйте докладну функціональну схему модему для роботи по каналу ТЧ, опишіть функції та методи побудови основних вузлів схеми.
Розрахуйте ймовірності помилкового прийому одиничного елемента сигналу при використанні різних стандартних видів модуляції, а також пропускну здатність безперервного каналу ТЧ, утвореного дискретного каналу і коефіцієнт використання каналу ТЧ. Задане відношення потужностей сигнал / перешкода Рс / РШ = 16дБ у безперервному каналі, швидкість модуляції прийняти відповідно стандартам.
Завдання № 3
Побудуйте структурну схему каналообразующей апаратури з ВРК, опишіть призначення вузлів і роботу схеми. Зобразіть тимчасові діаграми при використанні для сполучення крайових пристроїв з дискретним каналом методів накладення (МП) і ковзного індексу з підтвердженням (СІП).Задані: число N = 6 дискретних каналів, швидкість модуляції В = 100бод і допустимі крайові спотворення одиничних елементів б = 2,5% у дискретному каналі.
Визначте частоту дискретизації (імпульсну несучу лінійного сигналу) і ширину спектра лінійного сигналу і порівняйте їх значення для двох методів.
Визначте, яка кількість дискретних каналів з зазначеними вище параметрами може бути організовано у смузі капала ТЧ при методах МН і СІП, якщо застосована передача з ЧС-ДБП.
Завдання № 4
Опишіть одну з мереж документальної електрозв'язку за таким планом:• призначення, історія розвитку мережі та її сучасний стан;
• структура, топологія, основні ймовірнісно-часові та алгоритмічні характеристики;
• технічні засоби мережі, типи і параметри кінцевого, комутаційного та каналоутворюючого обладнання;
• формати та коди переданих повідомлень;
• протоколи доступу до мережі і взаємодії абонентів, стандарти.
Завдання № 1:
1. Існують два методи підвищення вірності прийнятих повідомлень. Перший метод заснований на поліпшенні якісних показників каналів, що досягається зазвичай або шляхом усунення самих причин появи помилок, або включенням в канал деяких додаткових пристроїв, що зменшують вплив перешкод.
Основними причинами, що викликають помилки, є імтгульсние перешкоди н короткочасні перерви.
Імпульсні перешкоди зазвичай з'являються при зниженні перехідного загасання між парами в одному кабелі, а також проникають з ланцюгів харчування. Тому підтримання на належному рівні перехідного загасання між парами в кабелі, а також поліпшення фільтрації в ланцюгах живлення, застосування розв'язують живлять агрегатів призводить до істотного зниження потоку імпульсних перешкод і покращення якісних показників каналу. Інша причина появи імпульсних перешкод носить експлуатаційно-технічний характер. Потік імпульсних перешкод значно зростає при проведенні обслуговуючим персоналом всіляких профілактичних робіт на магістралі під час роботи зв'язку (всякого роду перемикання, підключення вимірювальних приладів, чистка контактів і т. п.). Усунення появи імпульсних перешкод в даному випадку може бути досягнуто тільки шляхом підвищення технічної культури експлуатації зв'язків.
Причиною виникнення короткочасних перерв є звичайно низька якість контактів апаратури зв'язку, а також причини, що мають експлуатаційний характер. Значне зниження частості появи короткочасних перерв досягається використанням апаратури зв'язку з більш якісними контактами (наприклад, при заміні декадно-крокової комутаційного обладнання на координатний, квазіелектронне і електронне), а також підвищенням технічної культури експлуатації зв'язків.
Значне поліпшення якості каналу зв'язку, особливо в організації зв'язків великої протяжності або використання порівняно високих швидкостей передачі, досягається включенням в канал додаткових пристроїв - регенеративних трансляцій і фазових коректорів. У ряді випадків це значно підвищує вірність прийому.
Поліпшення якісних характеристик каналів з метою підвищення вірності прийому завжди пов'язане з певними матеріальними витратами, які в ряді випадків можуть виявитися досить високими. Тому велике значення мають широко застосовуються в техніці передачі даних методи підвищення вірності прийому, які не потребують поліпшення якості каналу. Ці методи засновані на внесенні в передаваний сигнал певної надмірності. Введена в передаваний сигнал надмірність вносить додаткові умови, перевірка дотримання яких на прийомі дозволяє виявити факт спотворення сигналу, а також порівняти прийнятий спотворений сигнал з відповідним неспотвореним.
Будь-які методи внесення надмірності в передаваний сигнал пов'язані зі збільшенням обсягу сигналу, тобто зі збільшенням або потужності сигналу, або ширини спектра, або часу передачі. Можливості підвищення вірності прийому шляхом збільшення потужності і ширини спектру при передачі дискретної інформації по стандартних каналах зв'язку досить обмежені, тому переважне застосування, отримав метод введення надмірності шляхом збільшення часу передачі сигналу Цей метод може бути реалізований у двох різновидах - використанням для передачі дискретної інформації зниженою по відношенню до номінального значення швидкості і застосуванням коригувальних кодів. Зниження швидкості при роботі по каналах невисокої якості отримало широке застосування. Так, у багатьох типах АПД, що працюють по каналах тч, передбачаються дві і більше швидкості модуляції (наприклад, 600 і 1200 бод), причому з меншою швидкістю зазвичай ведеться робота на великі відстані, а також робота по каналах з звуженої смугою пропускання (300 - 2700 Гц).
Застосування корректіоующіх кодів є більш ефективним методом підвищення вірності, ніж робота із зниженою швидкістю. Обидва цих методу не слід протиставляти один одному. Використання коригувальних кодів є методом більш загальним, а зниження швидкості передачі можна вважати окремим випадком застосування коригуючого коду.
2. У системі з РІС з блокуванням передача черговий кодової комбінації виробляється, не чекаючи прийому по зворотному каналу сигналу зворотного зв'язку, що дозволяє істотно підвищити швидкість передачі корисної інформації.
Принцип роботи даної системи (рис.1.1), в якій сигналом «запит» є дозволена кодова комбінація.
Рис. 1.1. Функціональна схема АПД з РІС
За сигналом «введення» передана інформація надходить в кодер, кодується кодом, виявляє помилки, і передається в дискретний канал зв'язку. Одночасно вона запам'ятовується в буферному накопичувачі. У приймальнику протилежної станції прийнята послідовність надходить в декодер і декодується в ньому. Якщо при цьому помилок не виявляється, то інформаційні розряди, накопичені в буферному регістрі декодера, надходять до споживача інформації. Якщо виявлена помилка, то виробляється сигнал «помилка», який стирає вміст буферного регістра декодера і через пристрій управління впливає на датчик комбінації «запит», яка посилається на протилежну станцію. Крім того, припиняється видача сигналу «введення», а отже, і передача інформації. Після передачі комбінації «запит» інформація, накопичена в буферному накопичувачі, через ключ До передається в дискретний канал.
На протилежній станції комбінація «запит» реєструється дешифратором службової комбінації, який виробляє спеціальний сигнал, який надходить на пристрій управління, яке здійснює ті ж операції, що і при отриманні сигналу виявленої помилки: посилає комбінацію «запит», слідом за чим передає вміст буферного накопичувача .
Тимчасова діаграма роботи системи ілюструється рис.1.2 Символ S позначає спотворену кодову комбінацію, комбінація «запит» позначена як ЗК.
Рис 1.2 Тимчасова діаграма роботи дуплексної системи з РІС
Якщо комбінація «запит», передана станцією Б спотвориться, то приймач станції А сприйме її як перекручену кодову комбінацію; на станцію Б при цьому буде передана запитна комбінація і т. д. Процес переспроса не зміниться і збою в роботі не станеться. Спотворення комбінації «запит», переданої станцією А, не має значення, так як приймач станції Б, будучи заблокованим, її не сприймає. При одночасному спотворенні комбінацій в обох напрямках сигнали «запит» посилаються і в тому, і в другому напрямках. У результаті відбувається блокування приймачів. Передавачі починають передавати інформацію, накопичену в буферних накопичувачах, після чого відновлюється нормальна робота зв'язку.
Якщо в комбінації «запит» є не виявлення помилка. На протилежній станції перекручена запитна комбінація сприймається як дозволена кодова і триває передача інформації. У той же час приймач станції, що послав запитальну комбінацію, заблокований, при цьому втрачається М кодових комбінацій.
У тому випадку, коли в одному з напрямків відсутня інформація для передачі, вдаються до передачі так званої «фіктивної» інформації, не видається з АПД споживачеві. Необхідність у передачі «фіктивної» інформації випливає з вимоги підтримки імпульсної і циклової синхронізації в каналі передачі даних з тим, щоб забезпечити нормальні умови передачі сигналу «запит» в будь-який момент часу.
3.
а) час блокування приймача:
T = 3t k + 2t p
Де: t k - час передачі кодової комбінації,
t p - час поширення сигналів в каналі.
t k = nt = n / B; t k = 3000 / 9,6 · 10 3 = 312.5 мс.
t p = 200 мс.
Т = 3.312 .5 + 2.200 = 1337.5 мс.
б) ємність буферного накопичувача:
М = <3 + 2 t p / t k>;
М = <3 + 2.200 / 312.5> = <4,28> = 5 к.к.
Завдання № 2
1.Oсновние функції, що їх модемом:
· Передача дискретної інформації по каналу зв'язку;
· Стиснення переданої інформації та корекція помилок, що виникли при передачі;
· Специфікація ланцюгів стику між модемом і комп'ютером.
Додаткові функції:
Передача і прийом факсимільних повідомлень, апаратний АВН, автовідповідач, голосова пошта, Voice і ASVD або DSVD, апаратний захист модему паролями, віддалене налаштування і прослуховування записаних повідомлень, зворотний дзвінок, і т.д.
Протоколи зв'язку
Протоколи зв'язку, які завжди реалізовані в модемі на апаратному рівні, визначають найважливіше - швидкість передачі та метод модуляції аналогового сигналу цифровим. Модем, який не дотримується будь-якої з цих протоколів, просто не зможе зв'язатися ні з яким іншим модемом. В даний час найбільш поширені протоколи зв'язку визначаються рекомендаціями МККТТ (Міжнародного консультативного комітету з телефонії і телеграфії). Ось основні з цих стандартів:V.21 Дуже древній стандарт для швидкості 300bps.
V.22 Теж старовину, швидкість до 1200bps.
V.22bis Включає в себе V.22, але підтримує швидкість до 2400bps.
V.32 Забезпечує швидкість до 9600bps. Підтримується більшістю випускаються зараз модемів.
V.32bis Вдосконалений V.32, що передбачає швидкість до 14400bps. До недавнього часу це був самий останній швидкісний протокол, який був промисловим стандартом. Якщо говорилося, що модем працює на швидкостях до 14400, то малося на увазі, що він використовує саме цей протокол для роботи. Протокол гарний при роботі на гарних і середніх лініях, але якщо Вам не пощастило, і немає можливості поміняти номер (АТС, місце проживання, країну проживання), то при роботі на V.32bis можуть бути проблеми. Зокрема, він дуже нестійкий, якщо на лінії періодично виникає тріск або є тихий, але суцільний шум. У разі шуму протокол просто не дасть вам швидкості, забезпечуючи яких-небудь 200-300 cps (символів в секунду) при роботі на будь-якій швидкості від 4800 до 14400 замість належних 1600 на 14400. У разі ж тріску він має досить велику ймовірність просто злетіти з лінії по причині неможливості виконати перепогодження контурів прийому-передачі (retrain). Крім того, є ряд ліній, де V.32bis не працює взагалі. Досить поширене подекуди думку про те, що швидкісні протоколи на наших поганих лініях, практично, непрацездатні, пов'язано саме з цими проблемами V.32bis.
V.34 Розроблений в 1994р. Розрахований на швидкості до 28800bps. Ще не був офіційно затверджений під ім'ям V.34, виробники модемів, випереджаючи події, випускали пристрою на 28800bps, сумісні з ще не існуючим стандартом (який тоді називали умовно V.fast або V.fc). V.34 прийшов на зміну давно застарілому промисловому стандарту V.32bis. На відміну від останнього, що реалізує швидкості від 4800 до 14400 bps, протокол V.34 дозволяє працювати на тих же самих лініях зі швидкостями 2400-28800, тобто, в два рази швидше, відрізняючись при цьому не меншою, а більшою надійністю і стійкістю до збурень на лінії. Такі особливості, як вбудований (закладений в специфікацію протоколу) аналог ASL (tm) by USRobotics, дають можливість отримати на конкретної лінії все те, що тільки можливо. А можливість компресії даних за допомогою протоколу V.42bis дає продуктивність до 10000 символів в секунду (приблизно 5 друкованих аркушів).
ASL (tm) (Adaptive Speed Leveling) - це запатентоване фірмою USRobotics розширення протоколу V.32bis, спрямоване на підвищення продуктивності роботи в умовах змінюється якості лінії. Крім таких стандартних засобів, як fall-back і fall-forward (тобто, автоматичного зниження і підвищення швидкості зв'язку при зміні стану лінії; до речі, модеми серії Sportster вміють тільки знижувати швидкість, але не підвищувати її) ASL включає в себе такі можливості, як Quick Connect (QC), Quick Retrain (QR) і незалежну підстроювання швидкостей в каналах прийому-передачі. QC і QR забезпечують встановлення зв'язку між двома модемами за 5 секунд на відміну від 12-15 при звичайній процедурі конекту. Якщо сам коннект (власне, встановлення з'єднання після дозвону) ще можна почекати, то особливо помітно незручність протоколу V.32bis при наявності періодичних шумів в лінії, що викликають часті або постійні ретрейни. У цьому випадку різниця за тривалістю у 8 або 2 секунди відповідно без і з ASL при багаторазовому повторенні стає вже помітною і втрата часу на ретрейни здатна значно знизити сумарну продуктивність передачі даних. Незалежних підстроювання швидкостей в каналах прийому-передачі - друга основна особливість технології ASL. Більшість телефонних ліній несиметричні за якістю. Зокрема, буває так, що в одному напрямку модем здатний працювати на 14400, а в іншому - тільки на 4800. Всі модеми в такій ситуації зв'яжуться на мінімально можливою, а саме 4800. Винятком є модеми серії Courier with ASL: вони в такій ситуації допускають роботу на різних швидкостях у різних напрямках: 14400 в одному і 4800 в іншому. Якщо напрямок з кращою якістю збігається з основним потоком переданих даних, то Ви отримуєте значне скорочення часу передачі. Якщо додати до вищесказаного ще і здатність у процесі зв'язку підлаштовувати швидкості також незалежно при зміні умов як в гіршу, так і в кращу боку, то очевидно, що ASL варте того, щоб платити за неї додаткові гроші: як і HST, ASL присутня тільки в моделях серії Courier. У моделях серії Sportster ASL, як і HST, немає.
V.fast / V.FC (fast class) - Фірмовий протокол фірми Rockwell, що підтримує швидкості 14400-28800. Завдяки наявності спеціалізованого модемного набору мікросхем для V. FC багато фірм давно вже випускають модеми з підтримкою V. FC або виробляють апгрейд своєї продукції шляхом заміни чіпсета на платі модему. V. FC підтриманий у моделі USR з метою сумісності з мільйонним парком модемів V. FC у світі, оскільки при наявності V.34 доцільно працювати саме на ньому. Тепер це загальноприйнята назва стандарту на дуплексні модеми для 2-провідних комутованих і виділених ліній із швидкістю більше 19.2 Кбіт / с. Багато модеми з фірмовими протоколами на швидкості рівні або більше 19.2 Кбіт / с. також називаються V.fast модемами.
Деякі фірми-виробники модемів визнали стандарти МККТТ недостатньо гарними і розробили свої фірмові протоколи зв'язку, які нерідко виграють у порівнянні зі стандартами МККТТ по стійкості, перешкодозахищеності, пристосованість до лінії, проте головний їхній недолік - те, що з ними можуть працювати тільки модеми даної фірми і для зв'язку потрібно, щоб на обох кінцях лінії були сумісні модеми. Найпопулярніші з фірмових протоколів:
ZyX (фірми ZyXEL) є простим розширенням V.32bis до 19200, як і V.32terbo.
V.32terbo Протокол фірми AT & T, що є фірмовим розширенням стандарту V.32bis. Допускає роботу на швидкостях 4800-19200. V.32terbo, як і протокол ZyX фірми ZyXEL, є розширенням стандарту V.32bis, тільки в іншому напрямку. Завдяки тому, що AT & T не сховали специфікацію протоколу, як це зробив ZyXEL, а зробили її публічним надбанням, на сьогодні на ринку багато модемів різних виробників, що мають протокол V.32terbo. Якщо не вважати нових стандартів V.34 і V. FC, то V.32terbo є найбільш швидкісним з усіх протоколів, на якому забезпечується сумісність модемів різних виробників. Корпорація USRobotics розвинула цей протокол ще далі, і при роботі з собі подібними модеми серії Courier дозволяють працювати на V.32terbo зі швидкістю до 21600 bps.
PEP (фірми Telebit).
HST (High Speed Technology) - це фірмовий протокол, розроблений фірмою USRobotics спеціально для забезпечення високої швидкості та надійності при роботі на найгірших телефонних лініях. В умовах нашої країни це особливо актуально: далеко не у всіх лінії дозволяють працювати на інших протоколах, наприклад, V.32bis. Тим, хто вперше побачив роботу HST на 16800 (до 2000 cps в ідеальному випадку) там, де раніше зв'язок була можлива тільки на 2400 (150-220 cps), а вище просто не вдавалося з'єднатися, здається неймовірним побачити на тій же самій лінії CONNECT 16800/Arq/Hst/Hst/V42bis, і отримати при цьому швидкість 1000-1500-1900 cps. Якщо Ви чули, з якими труднощами відбувається часом з'єднання на швидкостях від 4800 і вище на інших протоколах (ZyX, V.32bis), то Ви будете здивовані швидкості конекту на HST: це всього лише 5-7 секунд на відміну від 12-15 і більше на V.32bis. При цьому основним критерієм якості лінії є працездатність на ній протоколу V.22bis (2400). Якщо 2400 працює, то на HST ви завжди отримаєте CONNECT 16800 і cps не менше 800-1000, а, як правило, навіть вище. Додатковий плюс - це вкрай швидка процедура перепогодження схем модемів при зміні параметрів лінії (т.зв. ретрейн). Hа V.32bis ретрейн займає близько 8-12 секунд (це якщо тільки він пройшов з першого разу). Технологія Quick Retrain фірми USR дозволяє при роботі з ASL скоротити цей час до пари секунд при роботі на V.32bis. У разі ж HST фірма пішла ще далі: ретрейн на HST займає лише чверть (0.25) секунди! При цьому протокол майже ніколи не обривається, один раз з'єднавшись, що вкрай корисно при міжміських і міжнародних дзвінках, завжди дасть свою швидкість.
V90. 6 лютого 1998 в Женеві Міжнародний телекомунікаційний союз (ITU - International Telecommunication Union) прийняв стандарт V.90 для передачі даних на швидкостях до 56 Kbps. Тим самим завершилася більш ніж дворічна «війна» двох протоколів - Х2, запропонованого компаніями US Robotics і ЗСом, і K56Flex від Rockwell International і Lucent Technologies.
Стандарт V.90 ще називають V. PCM (Pulse Coded Modulation) або стандарт з імпульсно-кодовою модуляцією. При цьому використання даного виду модуляції не порушує вимог протоколу V.34 та інших морально застарілих аналогових стандартів. Таким чином, згідно V.90 потік даних, що надходять від провайдера до кінцевого споживача, не проходить фазу аналогового кодування. Замість цього дані кодуються за методом РСМ, причому імпульси передаються на різних рівнях сигналу.
Природно, що використання протоколу V.90 накладає дуже жорсткі умови на якість телефонних каналів зв'язку і самої АТС. Причому ваша АТС та АТС провайдера повинні бути цифровими. Ця вимога не є надмірним, оскільки зараз модемні пули практично всіх провідних провайдерів встановлені на цифрових АТС.
У цифровій телефонії частота сигналу дискретизації становить 8 kHz, а число рівнів дискретизації - 256, що відповідає восьми розрядах, тому максимальна швидкість передачі даних може складати 64 Kbps. Звідки ж узялася обмеження в 56 Kbps в протоколі V.90? Справа в тому, що зниження рівня передачі даних з 64 до 56 Kbps переслідувало дві мети. По-перше, зменшити нелінійні характеристики аналогового обладнання, яке забезпечує зв'язок з кінцевим споживачем, і по-друге, зменшити рівень шумів і перехресних перешкод між сусідніми телефонними каналами.
При використанні модемів і звичайних телефонних ліній зв'язку обмін даними ведеться на одній із стандартних швидкостей - 2400, 4800, 7200, 9600,12000,14400, 16800, 19200, 21600, 24000, 26400, 28800, 31200 і 33600 bps. Відзначимо, що на зазначених швидкостях дані можуть як прийматися, так і передаватися. При використанні стандарту V.90 модеми можуть приймати цифрові дані на одній з наступних швидкостей - 28000, 29333, 30666, 32000, 33333, 34666, 36000, 37333, 38666, 40000, 41333, 42666. 44000,45333, 46666, 48000,49333, 50666, 52000,53333, 54666,56000 і 57333 bps. Для задоволення частини 15 правил, прийнятих Федеральною комісією із зв'язку (FCC), що обмежують рівні електромагнітних випромінювань електричних приладів, передача цифрових даних на швидкостях вище 53 Kbps no звичайним телефонним каналам заборонена. Тому навіть при використанні протоколу V.90 і відмінного телефонного каналу швидкість передачі даних не перевищить 53 Kbps. На практиці ж модеми вкрай рідко поєднуються на швидкостях, що перевищують 44 Kbps.
Протоколи корекції помилок
У розробці та реалізації цих протоколів раніше за всіх досягла успіху фірма Microcom. Їй належить група стандартів MNP (Microcom Networking Protocol), які зараз підтримуються більшістю випускаються модемів.MNP1 Забезпечує корекцію помилок, призначений для модемів, що передають інформацію в асинхронному напівдуплексному режимі *. Це найпростіший з протоколів MNP, однак внаслідок його малої ефективності більшість сучасних модемів з апаратною реалізацією корекції помилок його не підтримують.
MNP2 Близький до MNP1, але використовує повнодуплексну зв'язок, що підвищує пропускну здатність. MNP2 збирає байти даних їх у блоки змінного розміру, забезпечуючи кожен блок контрольної сумою, що дозволяє добитися стовідсоткового виявлення помилок.
MNP3 Починаючи з MNP3, застаріла технологія старт-і стоп бітів більше не підтримується. Отримавши асинхронний ** байт від комп'ютера, модем прибирає з нього стартові, стопові і контрольні біти, залишаючи тільки голий байт даних. Потім ці байти, як зазвичай, збираються в блоки і забезпечуються контрольної сумою і іншою службовою інформацією. За рахунок цього вдається ще більше підвищити продуктивність (приблизно на 20%).
MNP4 Відрізняється від MNP3 тим, що здатний (як і MNP2) на ходу міняти розмір блоку даних, пристосовуючись до якості лінії ***, - якщо помилок забагато, модем з MNP4 зменшує обсяг блоку, підвищуючи тим самим надійність передачі. Крім того, в цьому протоколі зменшені витрати на передачу службової інформації. В результаті і надійність, і продуктивність у MNP4 вище, ніж у MNP3 (по суті, цей протокол об'єднав все найкраще з MNP2 і MNP3).
MNP5 Відрізняється від MNP4 тільки вмінням стискати дані, що передаються ****, що дозволяє помітно підвищити пропускну здатність (зокрема, при передачі текстів чи баз даних). Символи, що часто зустрічаються в переданому блоці, кодуються ланцюжками бітів меншої довжини, ніж рідко зустрічаються символи. Додатково кодуються довгі ланцюжки однакових символів. Зазвичай при цьому текстові файли стискаються до 35% своєї початкової довжини. Однак, якщо дані вже стиснуті архівний файл), MNP5 працює навіть повільніше MNP4, так як безуспішно намагається стиснути нестисливою. Модем, що підтримує MNP5, працює і з протоколами MNP1-MNP4. Зв'язавшись, модеми самі (не помітно для користувача) домовляються, за яким протоколом буде відбуватися передача, намагаючись встановити максимально високий клас MNP.
MNP6 Доповнює протокол MNP4 і MNP5 автоматичним переключенням між дуплексним і напівдуплексним режимами в залежності від типу переданої інформації, забезпечує сумісність з протоколом CCITT V.29 (стандарт на передачу факсимільних повідомлень на швидкості 7200 і 9600 біт / с). Створення цього протоколу було викликано появою факс-модемів, що мають свої особливості (наприклад, всі протоколи факсимільних апаратів групи 3, до яких відносяться і факс-модеми, є напівдуплексними, тобто на відміну від модемів факсам не потрібно відразу і передавати, і приймати повідомлення ).
MNP7 Подальший розвиток протоколу MNP5, застосована вдосконалена процедура стиснення даних (Enchanced Data Transmission), сумісна з процедурою MNP5, але більш ефективна. Коефіцієнт стиснення зростає до 2,4:1.
MNP8 Об'єднання методу стиснення MNP7 з алгоритмом "Fast Train" для модемів по Рекомендації V.29, це робить можливою передачу зі швидкістю до 30000 біт / с. Передбачено 2 нові процедури: "Piggyback Acknowledgements" - інтеграція пакетів зворотних повідомлень у пакетах передачі даних і мінімізація канального заголовка: "Multiple Selektive Negative Acknowledgements" - виняток частині зворотної передачі шляхом селективного придушення блоків при наявності помилок передачі.
MNP9 Аналогічний протоколу MNP7, але додатково використовується процедура "Enchanced Universal Link Negotiation", що дозволяє оптимізувати реальну дуплексну передачу по Рекомендації V.32bis в поєднанні з удосконаленим стиском даних і досягти ефективності 300%.
MNP10 застосовується в модемах фірми Microcom (MNP1-MNP5 надаються Фірмою Microcom по ліцензії іншим виробникам модемів). Це протокол призначений для зв'язку з сильно "зашумленним" каналам, таким, як лінії стільникового зв'язку, міжнародні та сільські лінії. Стабільність роботи досягається за допомогою таких методів:
· Багаторазового повторення спроби встановити зв'язок;
· Зміни розміру пакетів відповідно до зміни рівня перешкод на лінії;
· Динамічної зміни протоколу з'єднання *****.
· У напівдуплексному режимі дані передаються не одночасно в двох напрямках, як в дуплексному, а по черзі.
** Власне, слово "синхронний" звучить трохи некоректно: модем з комп'ютером завжди обмінюються даними в асинхронному режимі, але при синхронному методі передачі даних з передаваної комп'ютером інформації видаляються старт / стопного біти, а вийшов суцільний потік даних передається віддаленого модему вже з синхронізацією.
*** При збільшенні кількості помилок розмір блоків зменшується, підвищуючи ймовірність успішного проходження окремих блоків.
**** Суть стиснення інформації полягає в тому, що символи, що часто зустрічаються в переданому блоці, кодуються ланцюжками бітів меншої довжини, ніж рідко зустрічаються. Крім того, кодуються довгі ланцюжки однакових символів. У сукупності це дозволяє стиснути текстові файли до 35% їх початкової довжини. Проте слід врахувати, що якщо дані спочатку не містили надлишкової інформації, або містили, але перед пересиланням були стиснуті одним з архіваторів (наприклад, ТАR або PkZIP), то додаткового збільшення ефективності за рахунок стиснення даних модемом не відбувається - навіть навпаки, обсяг переданої інформації може збільшитися.
***** Наприклад, модеми зв'язалися по специфікації V.32terbo, потім, через погіршення умов зв'язку, відбувся перехід на V.32, а коли перешкоди зникли - на V.32bis, а потім і V.34.
V.42 - це протокол автоматичної корекції помилок при передачі. Сумісний з MNP1-MNP4, але містить більш гнучкі та ефективні методи корекції помилок і застосовує методику LAPM (Link Access Protocol for Modems). Більшість що випускаються зараз модемів підтримують і MNP1-MNP5, і V.42.
V.42bis - це протокол динамічного стиснення даних 'на льоту "при передачі їх через модем з метою підвищення ефективної продуктивності, розвиток V.42, що відрізняється високою ефективністю і іноді дає певний виграш навіть при пересиланні стислих файлів. Забезпечується стиснення до 4-х разів. Підтримується більшістю модемів.
BTLZ Першою відмінністю протоколу BTLZ від інших є спосіб організації довідника, в якому зберігаються більш короткі коди, що використовуються для передачі замість повторюваних довших відрізків даних. У той час, як при інших алгоритмах довідник заздалегідь визначений і зберігається в ПЗУ, алгоритм BTLZ динамічно формує ідентичні довідники на передавальної і приймальної сторонах, і останні зберігаються в ОЗУ. Тому що досягається ступінь стиснення при цьому тим більше, чим більший обсяг пам'яті зайнятий довідником, в той час, як ступінь стиснення при інших алгоритмах обмежена фіксованим обсягом довідника.
Іншою перевагою протоколу BTLZ є його здатність розпізнавати наявність послідовностей даних, близьких до випадковим. При виявленні цього алгоритм вимикає механізм стиснення, продовжує контроль, і включає цей механізм при пропажі випадкового характеру послідовності даних. Інші розглянуті протоколи в такій ситуації знижують пропускну здатність до величини меншої, ніж навіть номінальна швидкість модему.
У той же час, МККТТ був зроблений висновок, що ефективність стиснення конкуруючих протоколів приблизно однакова.
При стисненні текстів за допомогою протоколу BTLZ можуть бути отримані відносини до 3:1, в той час, як для більш регулярних даних, таких, як файли динамічних таблиць і деякі графічні файли, коефіцієнт стиснення може досягати значень 4:1. Даний метод сильно чутливий до помилок в потоці даних, які призводять до зміни передавального і приймального довідників. Тому він повинен використовуватися в поєднанні з виправленням помилок; з цієї причини він введений як Рекомендація V.42.bis - додавання до попередньо прийнятої Рекомендації V.42.
Можливі 2 варіанти реалізації методу: недорога і складна, але зате забезпечує більш високу ступінь стиснення інформації.
LAPM (Link Access Procedure for Modems) - протокол захисту від помилок для модемів заснований на стандартній процедурі HDLC (Стандарт ISO 4335) і приведений у Рекомендації V.42. Протокол має такі основні характеристики:
· Взаємодія в режимі без виправлення помилок з модемами серії V., що мають асинхронно-синхронне перетворення по Рекомендації V.14, але не реалізують функції захисту від помилок;
· Виявлення помилок за допомогою циклічного коду;
· Виправлення помилок шляхом автоматичного запиту повторення даних, прийнятих з помилками (метод ARQ);
· Сінхроннаая передача стартстопной даних;
· Процедура початкового входження в зв'язок
· Проведення початкового входження в зв'язок для визначення типу протоколу захисту від помилок, використовуваного в далекому модемі;
· Установка режиму роботи з захистом від помилок чи без неї в процесі входження у зв'язок;
· Координація узгодження необхідних параметрів і факультативних процедур;
· Стартстопной-синхронне перетворення даних.
Пристрої захисту від помилок модемів взаємодіють між собою за допомогою кадрів, що складаються з: відкриває і закриває прапорів ("01111110"), поля адреси, поля управління, інформаційного поля, перевірочної комбінації FCS. На передачу і прийом передбачаються заходи для виключення появи в переданої інформації комбінації прапора шляхом вставки двійкового нуля після п'яти двійкових одиниць на передачі і виключення їх на прийомі.
Комбінація перевірки кадрів FCS може мати 16 бітів або 32 біта. У першому випадку використовується утворює поліном 16 12 травня
"X + X + X + 1" (біти, які вводяться для забезпечення прозорості, не враховуються), у другому випадку використовується утворює поліном 32 26 23 22 16 12 11 10 8 7 5 4 2
"X + X + X + X + X + X + X + X + X + X + X + X + X + X + 1".
У полі управління передаються номери кадрів, а також команди та відповіді (наприклад, "Готовність до прийому", "безперерв", "Роз'єднання", всього 12 команд і відповідей). Обмін командами і відповідями дозволяє здійснити запит повторної передачі, тимчасову зупинку передачі, відновлення обміну кадрами та інші необхідні робочі процедури.
В одному з додатків до Рекомендації V.42 наведено можливі напрями удосконалення протоколу LAPM, наприклад шляхом введення додаткових процедур:
· Стиснення даних (реалізовано в Рекомендації V.42bis);
· Виправлення помилок без зворотного зв'язку (за допомогою ошібкоісправляющего коду);
· Статистичного мультиплексування;
· Обміну службовою інформацією між функціями управління;
· Узгодження швидкості, формату знака;
· Роботи з несиметричному або напівдуплексний з'єднанню.
У полі управління передаються номери кадрів, а також команди та відповіді (наприклад, "Готовність до прийому", "безперерв", "Роз'єднання", всього 12 команд і відповідей). Обмін командами і відповідями дозволяє здійснити запит повторної передачі, тимчасову зупинку передачі, відновлення обміну кадрами та інші необхідні робочі процедури.
В одному з додатків до Рекомендації V.42 наведено можливі напрями удосконалення протоколу LAPM, наприклад шляхом введення додаткових процедур:
· Стиснення даних (реалізовано в Рекомендації V.42bis);
· Виправлення помилок без зворотного зв'язку (за допомогою ошібкоісправляющего коду);
· Статистичного мультиплексування;
· Обміну службовою інформацією між функціями управління;
· Узгодження швидкості, формату знака;
· Роботи з несиметричному або напівдуплексний з'єднанню.
КАМ кодер |
Перетворювач послідовний-паралельний |
Скремблер |
Дескремблер |
+ |
- |
Синфазний ФНЧ |
ЦАП |
АЦП |
Квадратурний ФНЧ |
Ехокомпенсатор бліждего і далекого ехосигналу |
Перетворювач тактовою частоти |
Генератор, що задає |
cos 2p1800t |
Сверточних кодер |
Передавач |
вхід |
sin 2p1800t |
до пам. лінії |
Приймач |
Адаптивний коректор |
Адаптація коректора |
Оцінка несучої частоти |
Оцінка тактовою частоти |
Фазовий расщепитель |
Демодулятор |
Декодер Вітербо |
Рис.2.1. Модем за рекомендацією V.32bis
2.
Структура сучасного модему (за рекомендацією V.32bis).
Вихід передавача і вхід приймача з'єднані з діфсістемой, яка здійснює часткове розділення сигналів зустрічних напрямків і забезпечує двопровідний інтерфейс з телефонною лінією. Крім того на малюнку зображено ехокомпенсатор, який забезпечує дуплексну роботу модему і являє собою адаптивний трансверсальних фільтр імітує тракт проходження ехосигналу.
Структура передавача. З виходу термінального устаткування даних (зазвичай - комп'ютер) на вхід передавача надходить послідовний потік дискретних даних, який обробляється скремблеров. Скремблер виробляє над сигналом оборотне перетворення, що забезпечує випадковий характер вихідного потоку. Передача сигналів мають невипадковий характер, наприклад довга послідовність "0" або "1", може негативно позначитися на роботі приймача. Однак виробник модему не може накладати будь-які обмеження на вхідний сигнал, і модем повинен передавати інформацію будь-якого виду. Тому використовують скремблер, сигнал на виході якого носить випадковий характер навіть при подачі на вхід довгій послідовності "0" або "1".
З виходу скремблера сигнал надходить на вхід перетворювача "послідовний у паралельний", який забезпечує розбиття послідовності вхідних бітів на групи, залежно від обраної швидкості передачі. Далі старші біти кожної бітової групи піддаються сверточное кодування і разом з молодшими незакодірованний бітами обробляються КАМ-кодером, який здійснює відображення вхідних бітових груп на сигнальну площину. На виході КАМ-кодера ми отримуємо амплітуди косинусне (синфазної) і синусної (квадратурної) несучих, які на площині сигнального сузір'я відповідають абцісс і ординаті декартової системи координат.
Обидві ці складові обробляються фільтрами низьких частот (ФНЧ) і модулюють несучу частоту 1800 Гц. Використання ФНЧ необхідно для усунення необоротних спотворень при модуляції, викликаних накладенням спектрів. Сама ж модуляція, як це видно з малюнка здійснюється простим множенням синфазної і квадратурної складових сигналу на гармонійні функції косинуса і синуса.
Всі ці операції, хоча і відзначені на малюнку блоками, не мають на увазі в сучасному модемі фізичних пристроїв, а реалізуються програмно на цифровому сигнальному процесорі.
Після модуляції сигнал через вихідний порт сигнального процесора подається на мікросхему ЦАП, яка здійснює перетворення сигналу з цифрового виду в аналоговий. Після цього сигнал з виходу передавача через діфсістему передається по телефонному каналу до віддаленого модему. Так як модеми працюють в дуплексному режимі, в той же самий час передавач віддаленого модему, виконавши перетворення, аналогічні розглянутим вище, здійснює передачу сигналу, який також пройшовши через телефонний канал і діфсістему надходить на вхід приймача модему, зображеного на малюнку.
У приймальнику модему вхідний аналоговий сигнал перетвориться до цифрового увазі мікросхемою АЦП і подається у вхідний порт сигнального процесора реалізує алгоритми функціонування приймача.
Насамперед в приймальнику виконується ехокомпенсацию. Через недосконалість діфсістеми, на вхід приймача потрапляє сигнал з виходу власного передавача. Цей сигнал називається ехосигналів і перешкоджає нормальному прийому. Ехосигналу в приймачі сприймається просто як паразитний шум, тому паралельно тракту проходження ехосигналу включають адаптивний ехокомпенсатор, який синтезує на своєму виході точну копію ехосигналу.
Як видно з малюнка, компенсація луна-сигналу проводиться вирахуванням вихідного сигналу ехокомпенсатора з вхідного сигналу приймача. Дійсно, сигнал на вході приймача містить дві складові: спотворений сигнал, що прийшов від віддаленого передавача і ехосигналу. Якщо з цієї суміші двох сигналів відняти точну копію луна-сигналу, то можна добитися повної ехокомпенсацию, а значить і забезпечення якісного поділу сигналів зустрічних напрямків. Після ехокомпенсацию сигнал надходить до блоку перетворення тактової частоти. АЦП на вході приймача проводить аналого-цифрове перетворення з тією ж тактовою частотою що і ЦАП передавача (АЦП і ЦАП тактується від одного і того ж генератора). Це необхідно для нормальної роботи ехокомпенсатора, адже джерелом ехосигналу є сигнал передавача. Тепер, коли зроблена ехокомпенсацию і необхідно провести обробку сигналу віддаленого передавача, ця обробка повинна здійснюватися в цифровому вигляді з тією ж тактовою частотою, що і у віддаленому передавачі. Однак, очевидно, що тактові частоти двох віддалених від одного модемів можуть відрізнятися через різні кварцових задаючих генераторів, і хоча ця відмінність досить мало, воно перешкоджає нормальному прийому сигналу. Тому спеціальний алгоритм проводить оцінку розбіжності тактових частот ближнього приймача і віддаленого передавача та компенсацію цієї розбіжності у блоці перетворювача тактової частоти.
У передавачі ми мали справу з сигналом, що мають дві складові - косинусних (синфазних) та синусного (квадратура). Тому після перетворення тактовою частоти сигнал у блоці "фазовий расщепитель" піддається поділу на дві складові. Синфазні складова є копією вхідного сигналу, а квадратурна виходить в результаті зміни фаз всіх спектральних складових вхідного сигналу на 90 градусів.
На схемі вхідний сигнал фазового расщепителя зображений однією стрілкою, а вихідний - двома, так як вихідний сигнал має дві складові (синфазності і квадратурної). Для зручності опису такого сигналу використовують комплексні числа (комплексне число також має дві частини: речову та уявну). Кажуть, що фазовий расщепитель здійснює перехід до комплексного аналітичного сигналу. При цьому мають на увазі, що синфазних складова - це речова, а квадратурна - уявна частини комплексного аналітичного сигналу.
Проходячи через телефонний канал, сигнал передавача віддаленого модему піддається сильним спотворень. Основною складовою цих спотворень є лінійні спотворення, які в спектральній області проявляються у вигляді нерівномірного затухання та затримки різних частотних складових сигналу, що передається, а в тимчасовій області проявляються як міжсимвольний інтерференція, тобто вплив сусідніх переданих символів один на одного. Цей вплив настільки велика, що без компенсації лінійних спотворень неможливий прийом сигналу навіть на найнижчих швидкостях. Тому з метою компенсації лінійних спотворень сигналу в приймачі модему за рекомендацією V.32bis ставиться адаптивний коректор. За своєю структурою він дуже схожий на ехокомпенсатор і також є адаптивним трансверсальному фільтром, що містить лінію затримки і набір вагових коефіцієнтів. Під час прийому сигналу адаптивний коректор постійно підлаштовується, відстежуючи повільні зміни характеристик телефонного каналу.
Після компенсації лінійних спотворень сигнал з виходу адаптивного коректора надходить на вхід демодулятора, який здійснює операцію, зворотну модулятору передавача. Як видно з малюнка, роботою демодулятора управляє блок оцінки частоти несучої. Ми вже говорили, що частота несучої в модемах за рекомендацією V.32bis дорівнює 1800 Гц. Тоді виникає питання: навіщо оцінювати частоту несучої, яка і так відома? Проблема в тому, що, хоча передавач віддаленого модему дійсно використовує частоту 1800 Гц при модуляції, сигнал, проходячи через телефонний канал, піддається дії факторів, що призводять до зміщення несучої частоти. І хоча це зміна досить мало (близько 0,3%), необхідно його компенсувати. Приміром, якщо в телефонному каналі відбувся зсув частоти на 5 Гц, то частота демодулятора повинна бути вже не 1800 Гц, а 1795 Гц. Зсув частоти для різних каналів ТЧ має різну величину і може змінюватися в процесі передачі даних. Тому під час процедури початкового з'єднання кожен з модемів оцінює частоту несучої і продовжує її підстроювати в процесі передачі.
З виходу демодулятора на вхід декодера надходить комплексний сигнал, кожен відлік якого відповідає якому-небудь положенню на площині сигнального сузір'я. На сигнальному сузір'ї присутні так звані дозволені значення, тобто ті значення, які можуть передаватися передавачем. Завдання декодера полягає в тому, щоб по вхідному демодульованого комплексному відліку вибрати одне з дозволених значень на сигнальному сузір'ї.
Якщо б не існувало спотворень і шумів в каналі зв'язку, а також шумів алгоритмів обробки сигналу в передавачі і приймачі, то сигнал на виході демодулятора в точності відповідав би дозволеним значенням сигнального сузір'я. Однак у реальній ситуації це неможливо. І сигнал, що приймається потрапляє в деяку околицю від переданого. Якщо шум невеликий і приймач працює без помилок, прийняті сигнальні точки, хоча і не збігаються в точності з переданим значенням, однак знаходяться до нього ближче, ніж до всіх інших дозволеним значенням. У цьому випадку помилки не відбувається. Якщо ж прийнята сигнальна точка виявляється в околиці дозволеного значення, відмінного від переданого, то вирішальне пристрій приймає невірне рішення і відбувається помилка. Описаний метод ухвалення рішення достатньо наочний і очевидний: вважається, що передавалося то з дозволених значень, яке найближче до прийнятої сигнальної точці.
Однак, в модемі за рекомендацією V.32bis, використовується гратчасте кодування, і тому застосовується більш ефективний алгоритм. Сверточних кодер на передачі спеціальним способом вводить зв'язок між послідовними переданими відліками, і при ухваленні рішення окрім поточної сигнальної точки враховується деяка кількість попередніх. Такий алгоритм називається декодуванням по Вітербі. Цей алгоритм набагато складніше тривіального вирішального пристрою, описаного раніше, але зате забезпечує більш високу завадостійкість прийому. Після декодування сигнал у вигляді послідовного потоку біт подається на дескремблер, що здійснює операцію, зворотну скремблер передавача. З виходу дескремблера дискретні дані передаються на вихід приймача модему (це не означає, що вихід дескремблера безпосередньо підключається до комп'ютера, далі сигнал може оброблятися протоколом стиснення і корекції помилок V.42bis, протоколом V.24 і ін)
3.
Ймовірності помилкового прийому одиничного елемента при різних видах модуляції:
h =
h = 6,3
Р ош (АМ) = 0,5 · (1-Ф (h/Ö2)) = 0,5 · (1-Ф (4,45)) = 4,6 · 10 -10
Р ош (ЧС) = 0,5 · (1-Ф (h)) = 0,5 · (1-Ф (6,3)) = 6,52 · 10 -10
Р ош (ФМ) = 0,5 · (1-Ф (hÖ2)) = 0,5 · (1-Ф (8,91)) = 9,22 · 10 -10
Р ош (ОФМ) = 1-Ф 2 (hÖ2) = 1-Ф 2 (8,91)) = 1,9 · 10 -19
Пропускна здатність безперервного і дискретного каналів:
С д = В (log m + (P / (m-1)) logP + (1-P) log (1-P)),
При m = 2; С д = У (1 + P logP + (1-P) log (1-P)),
У = 2400 бод.
(АМ) С д = У = 2400 біт / с,
(ЧС) С д = У = 2400 біт / с,
(ФМ) С д = У = 2400 біт / с,
(ОФМ) С д = У = 2400 біт / с.
З н = DF log (1 + Р с / Р ш),
З н = 3100 log (1 +6,3) = 3100 · 0,863 = 2676 біт / с.
Коефіцієнт використання КТЧ:
К в = С / В мах;
К і ам = К і чм = К і фм = К і ОФМ = 2400/2400 = 1
Для безперервного каналу У мах = 2DF = 6200,
К і = 2676/6200 = 0,43.
Завдання № 3.
1. КОА з груповим кодеком.
Структурна схема каналообразующей апаратури ЦСП з ІКМ, призначеної для передачі аналогових (мовних) сигналів, наведена на рис.3.1.
рис 3.1. Тракт передачі апаратури.
Вступники на двохпровідні входи N каналів ТЧ, що передаються мовні сигнали N абонентів через ДС каналів надходять на вхідні підсилювачі, де нормалізуються за рівнем передачі. Обмежений по спектру за допомогою ФНЧ-3, 4 сигнал піддається дискретизації повремени в канальному модуляторі АІМ-1, який представляє собою електронний ключ. Роботою ключів управляють канальні імпульси від генераторного обладнання, зрушені
один щодо одного на величину канального інтервалу Т. Частота проходження цих імпульсів в каналі дорівнює частоті дискретизації f д = 8 кГц. У результаті виходить канальний сигнал АІМ з інтервалом між імпульсами 125 мкс. Такі сигнали поєднуються з аналогічними сигналами інших каналів, тобто формується груповий сигнал АІМ, який надходить в груповий АІМ-тракт. У груповому підсилювачі ГУС-1 імпульси АІМ-1 посилюються, а потім перетворюються в імпульси АІМ-2, тобто розширюються за тривалістю і набувають плоску вершину. Це необхідно для подальшого їх кодування.
Структура сучасного модему (за рекомендацією V.32bis).
Вихід передавача і вхід приймача з'єднані з діфсістемой, яка здійснює часткове розділення сигналів зустрічних напрямків і забезпечує двопровідний інтерфейс з телефонною лінією. Крім того на малюнку зображено ехокомпенсатор, який забезпечує дуплексну роботу модему і являє собою адаптивний трансверсальних фільтр імітує тракт проходження ехосигналу.
Структура передавача. З виходу термінального устаткування даних (зазвичай - комп'ютер) на вхід передавача надходить послідовний потік дискретних даних, який обробляється скремблеров. Скремблер виробляє над сигналом оборотне перетворення, що забезпечує випадковий характер вихідного потоку. Передача сигналів мають невипадковий характер, наприклад довга послідовність "0" або "1", може негативно позначитися на роботі приймача. Однак виробник модему не може накладати будь-які обмеження на вхідний сигнал, і модем повинен передавати інформацію будь-якого виду. Тому використовують скремблер, сигнал на виході якого носить випадковий характер навіть при подачі на вхід довгій послідовності "0" або "1".
З виходу скремблера сигнал надходить на вхід перетворювача "послідовний у паралельний", який забезпечує розбиття послідовності вхідних бітів на групи, залежно від обраної швидкості передачі. Далі старші біти кожної бітової групи піддаються сверточное кодування і разом з молодшими незакодірованний бітами обробляються КАМ-кодером, який здійснює відображення вхідних бітових груп на сигнальну площину. На виході КАМ-кодера ми отримуємо амплітуди косинусне (синфазної) і синусної (квадратурної) несучих, які на площині сигнального сузір'я відповідають абцісс і ординаті декартової системи координат.
Обидві ці складові обробляються фільтрами низьких частот (ФНЧ) і модулюють несучу частоту 1800 Гц. Використання ФНЧ необхідно для усунення необоротних спотворень при модуляції, викликаних накладенням спектрів. Сама ж модуляція, як це видно з малюнка здійснюється простим множенням синфазної і квадратурної складових сигналу на гармонійні функції косинуса і синуса.
Всі ці операції, хоча і відзначені на малюнку блоками, не мають на увазі в сучасному модемі фізичних пристроїв, а реалізуються програмно на цифровому сигнальному процесорі.
Після модуляції сигнал через вихідний порт сигнального процесора подається на мікросхему ЦАП, яка здійснює перетворення сигналу з цифрового виду в аналоговий. Після цього сигнал з виходу передавача через діфсістему передається по телефонному каналу до віддаленого модему. Так як модеми працюють в дуплексному режимі, в той же самий час передавач віддаленого модему, виконавши перетворення, аналогічні розглянутим вище, здійснює передачу сигналу, який також пройшовши через телефонний канал і діфсістему надходить на вхід приймача модему, зображеного на малюнку.
У приймальнику модему вхідний аналоговий сигнал перетвориться до цифрового увазі мікросхемою АЦП і подається у вхідний порт сигнального процесора реалізує алгоритми функціонування приймача.
Насамперед в приймальнику виконується ехокомпенсацию. Через недосконалість діфсістеми, на вхід приймача потрапляє сигнал з виходу власного передавача. Цей сигнал називається ехосигналів і перешкоджає нормальному прийому. Ехосигналу в приймачі сприймається просто як паразитний шум, тому паралельно тракту проходження ехосигналу включають адаптивний ехокомпенсатор, який синтезує на своєму виході точну копію ехосигналу.
Як видно з малюнка, компенсація луна-сигналу проводиться вирахуванням вихідного сигналу ехокомпенсатора з вхідного сигналу приймача. Дійсно, сигнал на вході приймача містить дві складові: спотворений сигнал, що прийшов від віддаленого передавача і ехосигналу. Якщо з цієї суміші двох сигналів відняти точну копію луна-сигналу, то можна добитися повної ехокомпенсацию, а значить і забезпечення якісного поділу сигналів зустрічних напрямків. Після ехокомпенсацию сигнал надходить до блоку перетворення тактової частоти. АЦП на вході приймача проводить аналого-цифрове перетворення з тією ж тактовою частотою що і ЦАП передавача (АЦП і ЦАП тактується від одного і того ж генератора). Це необхідно для нормальної роботи ехокомпенсатора, адже джерелом ехосигналу є сигнал передавача. Тепер, коли зроблена ехокомпенсацию і необхідно провести обробку сигналу віддаленого передавача, ця обробка повинна здійснюватися в цифровому вигляді з тією ж тактовою частотою, що і у віддаленому передавачі. Однак, очевидно, що тактові частоти двох віддалених від одного модемів можуть відрізнятися через різні кварцових задаючих генераторів, і хоча ця відмінність досить мало, воно перешкоджає нормальному прийому сигналу. Тому спеціальний алгоритм проводить оцінку розбіжності тактових частот ближнього приймача і віддаленого передавача та компенсацію цієї розбіжності у блоці перетворювача тактової частоти.
У передавачі ми мали справу з сигналом, що мають дві складові - косинусних (синфазних) та синусного (квадратура). Тому після перетворення тактовою частоти сигнал у блоці "фазовий расщепитель" піддається поділу на дві складові. Синфазні складова є копією вхідного сигналу, а квадратурна виходить в результаті зміни фаз всіх спектральних складових вхідного сигналу на 90 градусів.
На схемі вхідний сигнал фазового расщепителя зображений однією стрілкою, а вихідний - двома, так як вихідний сигнал має дві складові (синфазності і квадратурної). Для зручності опису такого сигналу використовують комплексні числа (комплексне число також має дві частини: речову та уявну). Кажуть, що фазовий расщепитель здійснює перехід до комплексного аналітичного сигналу. При цьому мають на увазі, що синфазних складова - це речова, а квадратурна - уявна частини комплексного аналітичного сигналу.
Проходячи через телефонний канал, сигнал передавача віддаленого модему піддається сильним спотворень. Основною складовою цих спотворень є лінійні спотворення, які в спектральній області проявляються у вигляді нерівномірного затухання та затримки різних частотних складових сигналу, що передається, а в тимчасовій області проявляються як міжсимвольний інтерференція, тобто вплив сусідніх переданих символів один на одного. Цей вплив настільки велика, що без компенсації лінійних спотворень неможливий прийом сигналу навіть на найнижчих швидкостях. Тому з метою компенсації лінійних спотворень сигналу в приймачі модему за рекомендацією V.32bis ставиться адаптивний коректор. За своєю структурою він дуже схожий на ехокомпенсатор і також є адаптивним трансверсальному фільтром, що містить лінію затримки і набір вагових коефіцієнтів. Під час прийому сигналу адаптивний коректор постійно підлаштовується, відстежуючи повільні зміни характеристик телефонного каналу.
Після компенсації лінійних спотворень сигнал з виходу адаптивного коректора надходить на вхід демодулятора, який здійснює операцію, зворотну модулятору передавача. Як видно з малюнка, роботою демодулятора управляє блок оцінки частоти несучої. Ми вже говорили, що частота несучої в модемах за рекомендацією V.32bis дорівнює 1800 Гц. Тоді виникає питання: навіщо оцінювати частоту несучої, яка і так відома? Проблема в тому, що, хоча передавач віддаленого модему дійсно використовує частоту 1800 Гц при модуляції, сигнал, проходячи через телефонний канал, піддається дії факторів, що призводять до зміщення несучої частоти. І хоча це зміна досить мало (близько 0,3%), необхідно його компенсувати. Приміром, якщо в телефонному каналі відбувся зсув частоти на 5 Гц, то частота демодулятора повинна бути вже не 1800 Гц, а 1795 Гц. Зсув частоти для різних каналів ТЧ має різну величину і може змінюватися в процесі передачі даних. Тому під час процедури початкового з'єднання кожен з модемів оцінює частоту несучої і продовжує її підстроювати в процесі передачі.
З виходу демодулятора на вхід декодера надходить комплексний сигнал, кожен відлік якого відповідає якому-небудь положенню на площині сигнального сузір'я. На сигнальному сузір'ї присутні так звані дозволені значення, тобто ті значення, які можуть передаватися передавачем. Завдання декодера полягає в тому, щоб по вхідному демодульованого комплексному відліку вибрати одне з дозволених значень на сигнальному сузір'ї.
Якщо б не існувало спотворень і шумів в каналі зв'язку, а також шумів алгоритмів обробки сигналу в передавачі і приймачі, то сигнал на виході демодулятора в точності відповідав би дозволеним значенням сигнального сузір'я. Однак у реальній ситуації це неможливо. І сигнал, що приймається потрапляє в деяку околицю від переданого. Якщо шум невеликий і приймач працює без помилок, прийняті сигнальні точки, хоча і не збігаються в точності з переданим значенням, однак знаходяться до нього ближче, ніж до всіх інших дозволеним значенням. У цьому випадку помилки не відбувається. Якщо ж прийнята сигнальна точка виявляється в околиці дозволеного значення, відмінного від переданого, то вирішальне пристрій приймає невірне рішення і відбувається помилка. Описаний метод ухвалення рішення достатньо наочний і очевидний: вважається, що передавалося то з дозволених значень, яке найближче до прийнятої сигнальної точці.
Однак, в модемі за рекомендацією V.32bis, використовується гратчасте кодування, і тому застосовується більш ефективний алгоритм. Сверточних кодер на передачі спеціальним способом вводить зв'язок між послідовними переданими відліками, і при ухваленні рішення окрім поточної сигнальної точки враховується деяка кількість попередніх. Такий алгоритм називається декодуванням по Вітербі. Цей алгоритм набагато складніше тривіального вирішального пристрою, описаного раніше, але зате забезпечує більш високу завадостійкість прийому. Після декодування сигнал у вигляді послідовного потоку біт подається на дескремблер, що здійснює операцію, зворотну скремблер передавача. З виходу дескремблера дискретні дані передаються на вихід приймача модему (це не означає, що вихід дескремблера безпосередньо підключається до комп'ютера, далі сигнал може оброблятися протоколом стиснення і корекції помилок V.42bis, протоколом V.24 і ін)
3.
Ймовірності помилкового прийому одиничного елемента при різних видах модуляції:
h =
h = 6,3
Р ош (АМ) = 0,5 · (1-Ф (h/Ö2)) = 0,5 · (1-Ф (4,45)) = 4,6 · 10 -10
Р ош (ЧС) = 0,5 · (1-Ф (h)) = 0,5 · (1-Ф (6,3)) = 6,52 · 10 -10
Р ош (ФМ) = 0,5 · (1-Ф (hÖ2)) = 0,5 · (1-Ф (8,91)) = 9,22 · 10 -10
Р ош (ОФМ) = 1-Ф 2 (hÖ2) = 1-Ф 2 (8,91)) = 1,9 · 10 -19
Пропускна здатність безперервного і дискретного каналів:
С д = В (log m + (P / (m-1)) logP + (1-P) log (1-P)),
При m = 2; С д = У (1 + P logP + (1-P) log (1-P)),
У = 2400 бод.
(АМ) С д = У = 2400 біт / с,
(ЧС) С д = У = 2400 біт / с,
(ФМ) С д = У = 2400 біт / с,
(ОФМ) С д = У = 2400 біт / с.
З н = DF log (1 + Р с / Р ш),
З н = 3100 log (1 +6,3) = 3100 · 0,863 = 2676 біт / с.
Коефіцієнт використання КТЧ:
К в = С / В мах;
К і ам = К і чм = К і фм = К і ОФМ = 2400/2400 = 1
Для безперервного каналу У мах = 2DF = 6200,
К і = 2676/6200 = 0,43.
Завдання № 3.
1. КОА з груповим кодеком.
Структурна схема каналообразующей апаратури ЦСП з ІКМ, призначеної для передачі аналогових (мовних) сигналів, наведена на рис.3.1.
рис 3.1. Тракт передачі апаратури.
Вступники на двохпровідні входи N каналів ТЧ, що передаються мовні сигнали N абонентів через ДС каналів надходять на вхідні підсилювачі, де нормалізуються за рівнем передачі. Обмежений по спектру за допомогою ФНЧ-3, 4 сигнал піддається дискретизації повремени в канальному модуляторі АІМ-1, який представляє собою електронний ключ. Роботою ключів управляють канальні імпульси від генераторного обладнання, зрушені
один щодо одного на величину канального інтервалу Т. Частота проходження цих імпульсів в каналі дорівнює частоті дискретизації f д = 8 кГц. У результаті виходить канальний сигнал АІМ з інтервалом між імпульсами 125 мкс. Такі сигнали поєднуються з аналогічними сигналами інших каналів, тобто формується груповий сигнал АІМ, який надходить в груповий АІМ-тракт. У груповому підсилювачі ГУС-1 імпульси АІМ-1 посилюються, а потім перетворюються в імпульси АІМ-2, тобто розширюються за тривалістю і набувають плоску вершину. Це необхідно для подальшого їх кодування.
Частота проходження імпульсів групового сигналу АІМ визначається твором f гр = f д x (N +2), де (N +2) - загальна кількість канальних інтервалів в КОА. Для апаратури первинної ЦСП f гр = 8х (ЗСН-2) = 8х32 = 256 кГц. Через підсилювач ГУС-2 груповий сигнал АІМ-2 надходить на вхід кодує пристрої. У кодере виконує функції квантування сигналів за рівнем і кодування квантових сигналів, кожен імпульс групового сигналу АІМ-2 за допомогою m-значного коду перетвориться в кодову групу, послідовність яких утворює імпульсно-кодовий сигнал в цифровій формі, тобто цифровий груповий сигнал. Цей інформаційний сигнал 30-ти каналів ТЧ у пристрої ФГС об'єднується з двома кодовими групами службових сигналів. До останніх відносяться:
- Сигнали циклової і сверхцікловой синхронізації;
- Сигнали управління та взаємодії (СУВ);
- Сигнали дискретної інформації (телеграфного зв'язку);
- Сигнали телеконтролю та аварійної сигналізації. На виході ФГС утворюється цифровий груповий сигнал первинної ЦСП з тактовою частотою проходження кодових символів
f т = f д * (N +2) * m = 8 * 32 * 8 = 2048кГц. У вихідному пристрої цей сигнал проходить ПК пер, ФЛС і далі надходить в ЦЛТ.
Процес обробки сигналів в тракті прийому апаратури виконується у зворотній послідовності. Прийнятий ЦЛС, пройшовши вхідний пристрій, надходить у регенератор станційний (PC), де він відновлюється по амплітуді, формі і тривалості. У ПК пр біполярний ЦЛС перетвориться в однополярний ЦГС, який надходить в розподільник групового сигналу (РГС), або демультиплексор. У ньому виділяються всі службові сигнали, які подаються у відповідні пристрої прийому:
- Приймачі сигналів синхронізації (ПР.СС);
- Приймачі СУВ і ДІ;
-Плату контролю та сигналізації (ПКС) для прийому сигналів про аварії.
Інформаційний потік з виходу РГС надходить в декодер, де з послідовності одиниць і нулів кодових груп формується груповий сигнал АІМ Цей сигнал після підсилення в груповому усілітете ГУС-3 надходить на тимчасові селектори (ВС) каналів. Кожен з них замикається по черзі і виділяє тільки послідовність сигналу АІМ даного каналу. З цієї послідовності імпульсів з допомогою ФНЧ-3, 4 відновлюється переданий з протилежного оконечной станції аналоговий (мовної) сигнал. Він посилюється в канальному підсилювачі (УС) до значення 4 дБ на виході підсилювача і через ДС каналу надходить на двопровідний вихід каналу ТЧ для передачі абоненту. Виделітелямі тактової частоти (втч) забезпечує формування імпульсів тактовою частоти для генераторного обладнання приймальні частини апаратури.
2. Метод накладання. На передачі стан кожного двійкового каналу випробовується безперервної послідовністю стробирующих імпульсів (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Діаграми, що пояснюють метод накладення:
а) імпульсна несуча; б) двійковий сигнал, що підлягає передачі, в) послідовність маніпульованих імпульсів на передачі; г) послідовність маніпульованих імпульсів, на приймальному кінці
У залежності від полярності двійкового сигналу в КФОР надходить або не надходить серія стробирующих імпульсів. На приймальному боці по обвідної цієї серії відновлюється вихідний телеграфний сигнал. На рис. 3.2а зображена імпульсна несуча (стробирующие імпульси), що виробляється генераторним обладнанням передавальної станції ІКМ. На діаграмі рис. 3.26 показаний двійковий сигнал, що підлягає передачі. За допомогою схеми І створюється послідовність маніпульованих імпульсів (рис. 3.2в), яка вводиться в груповий ІКМ сигнал. На приймальному станції кожен імпульс маніпульованого послідовності розтягується на весь тактовий інтервал (рис. 3.2г).
Велика надмірність при методі накладення дозволяє забезпечити високу достовірність передачі при мінімальній вартості. Метод накладення використаний в апаратурі тву-12.
Метод «ковзаючого індексу».
Рис. 3.3. Діаграми, що пояснюють метод «ковзного індексу»:
а) послідовність. імпульсів на передачі; б) послідовність тактових імпульсів каналу; в) кодова комбінація, яка характеризує передану інформацію
З імпульсної несучої КФОР для кожного двійкового каналу виділяється послідовність тактових імпульсів (ТВК) (рис. 3.36), частота проходження яких визначається швидкістю передачі двійкових сигналів і необхідною точністю відновлення ЗМВ. На передачі визначається положення Змм (рис. 3.3а) між двома сусідніми ТВК і результат вимірювання представляється у вигляді двійкового числа. Безпосередньо за найближчим до Змм тактовим імпульсом в канал передається стартовий імпульс, що позначає наявність Змм, і кодова комбінація про його положення і полярності (рис. 3.3В). Ця кодова група передається в канал тими ж тактовими імпульсами, щодо яких визначалося положення Змм. Отже, інформація про що підлягає передачі двійковому сигналі передається відразу ж після появи Змм.
3.
Визначимо частоту дискретизації (імпульсну несучу) лінійного сигналу і ширину спектра лінійного сигналу для методів МН і СІП:
МН:
d = Dt / t min; t min = 1 / В = 1 / 100 = 0,01 с.
Dt =
f д = 1/Dt = 1 / 250 · 10 -6 = 4000 Гц.
СІП:
d =
Dt =
f д = 1/Dt = 1 / 1 · 10 -3 = 1000 Гц.
Імпульсна несуча для кількості каналів N = 6:
МН: f ніс = 6f д = 24000 Гц,
СІП: f ніс = 6f д = 6000 Гц,
Ширина спектра відповідно при ЧС ДБП:
МН: DF = 2f д = 8000 Гц, (у смузі каналу ТЧ - 1 дискретний канал)
СІП: f ніс = 2f д = 2000 Гц, (у смузі каналу ТЧ можна організувати 2 дискретних каналу).
Завдання № 4.
Використання пакетних мережі УкрПак, СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОННОЇ ПОШТИ Укрмейл
4.1. Мережа УкрПак
4.1.1. Загальна характеристика мережі
В Україні побудована і працює мережа комутації пакетів УкрПак.
Укрпак є національною мережею загального користування. Вона має відповідний статус і зареєстрована в міжнародному союзі електрозв'язку МСЕ-Т. Засновником Укрпак є СП "Інфоком" - уповноважений представницький орган Україні в МСЕ-Т і офіційний оператор Адміністрації зв'язку України з надання послуг передачі даних і електронної пошти засобами мережі передачі даних загального користування.
Укрпак повністю відповідає міжнародним стандартам, що пред'являються до пакетних мереж Х.25 і взаємодіє з аналогічними мережами більш, ніж 90 країн світу.
Мережа УкрПак має радіально-вузлове побудова (рис.1). Чотири головних регіональних вузла у мм. Київ, Дніпропетровськ, Львів і Одеса з функціями кінцевих, пов'язані між собою каналами за принципом "кожний з кожним", забезпечують передачу повідомлень між кінцевими вузлами по одному з декількох альтернативних маршрутів в залежності від стану та умов завантаження напрямків. Всі інші обласні центри підключені двома напрямками до двох головних регіональним вузлам. Великі міста і деякі райони підключені до обласних вузлів. Конфігурація мережі УкрПак наведена на малюнку.
Доступ користувачів до мережі УкрПак забезпечено по всій території країни. Центри комутації мережі є в кожному обласному центрі та низці великих міст і районних центрів. До кінця 1997 року центр комутації встановлені ще приблизно в 109 великих містах і районних центрах. Ця мережа знаходиться в спільному володінні СП "Інфоком" та обласних підприємств зв'язку.
На початок 1998 року мережа УкрПак налічувала близько 1400 абонентів у всіх регіонах України. У 1999 році планується її подальше зростання. У числі вже працюючих абонентів - банківські та державні структури, в тому числі МВС, Митний комітет, НБУ, деякі банки, Торгово-промислова палата та ін
Через мережу УкрПак забезпечується взаємодія банків України з міжнародної міжбанківської системою SWIFT, а також з мережами DATEX-P (Німеччина), Роспак (Росія), Белпак (Білорусь), Polpak (Польща), SprintNet (США).
У транзитних вузлах і деяких великих обласних центрах встановлені центри комутації пакетів типу S9000 продуктивністю 7000 пакетів у секунду, решта ЦКП типу S8000 продуктивністю 5000 пакетів в секунду. У міру необхідності продуктивність ЦКП нарощується до необхідної.
Мережа УкрПак будується і розвивається на базі технічних і програмних засобів передових зарубіжних фірм: Hughes Network Systems (HNS США), EDA (Канада), Microсom (США).
Для роботи мережі УкрПак у даний час використовуються виділені лінії кабелів ГТС (у межах міста) міських телефонних мереж, міжміські телефонні канали (канал тональної частоти ТЧ) первинних мереж загального користування, супутникові канали передачі даних, що організовуються СП "Інфоком" відповідно до отриманої ліцензії Міністерства зв'язку.
Якісні показники мережі УкрПак характеризуються такими параметрами:
- Захист інформації від несанкціонованого доступу мережними засобами;
- Захист переданої інформації від помилок (ймовірність невиявленої помилки менш 10Е -9);
- Висока надійність роботи мережі за рахунок системних, мережевих і технічних рішень;
- Висока швидкість встановлення з'єднань від абонента до абонента (менше 1с) і передачі інформації;
- Розвинені засоби обмеження несанкціонованого доступу.
Якщо міжстанційних канал виходить з ладу, то це не відбивається на користувачі. Комутатори пакетів мережі УкрПак з вбудованою надмірністю автоматично забезпечують з'єднання за альтернативними маршрутами без втрати даних або сеансів.
1.2. Надані послуги
При роботі в мережі УкрПак абоненти можуть отримати наступні послуги:
- Безпосереднє підключення до мережі користувачів, які мають синхронні і асинхронні термінали, по закріплених каналах з використанням відповідно стиків за рекомендаціями МККТТ Х.25 і Х.28;
- Підключення до мережі користувачів, які мають синхронні і асинхронні термінали, по комутованій телефонній мережі з використанням стику по рекомендації МККТТ Х.32 і через пристрої PAD з використанням стику Х.28;
- Робота з протоколами SNA, SDLS, BSC, асинхронним, перетворення протоколів з IBM 3270 BSC у IBM 3270 SNA і ін за допомогою конверторів протоколів;
- Надання абонентам комутованих віртуальних з'єднань;
- Надання абонентам постійних віртуальних каналів;
- Встановлення місцевих, вихідних і вхідних з'єднань абонентів у межах України, а також міжнародних сполучень;
- Можливість вибору швидкості роботи абонентського терміналу в діапазоні від 1200 біт / с до 256 кбіт / с;
- Захист переданої по мережі інформації від несанкціонованого доступу.
У мережі УкрПак можуть працювати окремі термінали на базі стандартних персональних комп'ютерів (ПК), локальні мережі (ЛОМ), ХОСТ-комп'ютери та ін
Є також можливість отримати безліч інших засобів і додаткових послуг при використанні мережі УкрПак в якості мережі передачі даних Х.25.
Мережа УкрПак можна використовувати спільно з системою обробки повідомлень Укрмейл за стандартом МСЕ-Т Х.400, яка дає можливість абонентам:
- Користуватися послугами "електронної пошти", в тому числі доставкою інформації через "електронну поштову скриньку";
- Взаємодіяти з іншими існуючими службами "електронна пошта" в тому числі і міжнародними;
- Здійснювати двосторонній обмін повідомленнями з мережами АТ і телекс і режим факс-пошти.
1.3. Способи підключення до мережі абонентів
Можливі варіанти підключення до мережі абонентів показані на рис.2 і рис.3.
Великі установи включаються в мережу по виділених (закріпленим) каналам в центри комутації пакетів свого регіонального вузла в протоколі Х.25. Це пов'язано з тим, що вони будуть мати великі обсяги інформаційного обміну, їм потрібно двосторонній зв'язок з великим колом інших абонентів мережі, можливість одночасної роботи багатьох користувачів ЛОМ регіонального управління по одному каналу зв'язку з центром комутації та інші послуги, забезпечувані пакетною мережею. Всі регіональні центри комутації мережі УкрПак можуть забезпечити негайне включення обласних установ в мережу.
Більш дрібні (районні) установи можуть працювати у трьох режимах.
Щодо великі установи, що мають власну ЛВС, повинні підключатися до мережі по виділених каналах в протоколі Х.25.
Установи із середнім обміном можуть підключатися до мережі по виділених каналах в протоколі Х.28 асинхронним доступом. У цьому випадку вони можуть мати одночасну двосторонню вихідну і вхідний зв'язок, але в кожний момент часу може забезпечуватися робота тільки від одного користувача.
Окремі термінали невеликих підрозділів можуть підключатися до мережі УкрПак по комутованого доступу через телефонну мережу в протоколі Х.28. У цьому випадку можна отримати асинхронний доступ до пакетної мережі з використанням концентраторів - пристроїв зборки-розбирання пакетів (PAD). Ці пристрої є в кожному обласному вузлі і будуть встановлені також у великих містах і районних центрах. Таке підключення дозволяє істотно скоротити витрати на підключення до мережі і абонементну оплату за її послуги.
При асинхронному доступі всі пакетні мережі, у відповідності з діючими нормами Міжнародного союзу електрозв'язку, забезпечують можливість тільки виходить зв'язку в режимі реального часу. При необхідності, вхідні повідомлення можуть передаватися через систему електронної пошти.
Високоякісний зв'язок із системою електронної пошти може бути забезпечена всім установам за допомогою мережі УкрПак.
4.1.4. Пріоритети і класи обслуговування
Користувачам мережі УкрПак пропонується до трьох категорій пріоритетів і до дванадцяти класів обслуговування. Залежно від категорії пріоритету інтелектуальне комутаційне обладнання мережі не тільки формує чергу в передачі повідомлень, але і вибирає найбільш доцільний маршрут за ваговими коефіцієнтами, які присвоюються сооставним ділянками мережі. Ці вагові коефіцієнти присвоюються магістральним ділянках мережі виходячи з умов якості прийому / передачі інформації та враховуються при визначенні маршрутів передачі для різних класів обслуговування.
4.1.5. Захист переданої по мережі інформації від несанкціонованого доступу.
У будь-якій пакетної мережі в кожному міжстанційне каналі одночасно передається інформація від багатьох користувачів, тому виділити інформацію конкретного користувача вкрай складно. У мережі УкрПак використовується система динамічного розподілу навантаження, яка постійно змінює маршрути пересилання пакетів в залежності від ситуації, що змінюється на мережі. З цієї причини пакети, що належать одному з'єднанню, можуть передаватися за різними маршрутами в залежності від стану мережі.
Зміна маршрутів проводиться автоматично за командами системи управління мережею з використанням "суперсет", яка будується на віртуальних каналах, організованих поряд з каналами передачі інформації. Контролювати цю інформацію у зловмисних цілях вкрай складно, оскільки віртуальні канали створюються випадковим чином без участі людини.
Практично відшукати в мережі пакети, що належать одному з'єднанню, можна тільки контролюючи і розшифровуючи інформацію практично по всій мережі, тобто навмисно підключаючись до всіх центрам та міжцентровою каналах мережі. Навіть якщо припустити, що це технічно можливо, економічно недоцільно таким чином отримувати інформацію у зловмисних цілях, оскільки для цього потрібні витрати та обчислювальні ресурси, що перевищують витрати на мережу і час, часто набагато перевищує можливості коректного використання отриманої інформації.
Використовувані в мережі модеми Microcom за допомогою станційного контролера також забезпечують ефективний захист користувачів від несанкціонованого доступу.
4.2. Система електронної пошти (ЕП)
Система електронної пошти є самостійною службою, яка базується на пакетні мережі, використовуючи їх як транспортні. Вона дозволяє значно розширити послуги з обміну інформацією між абонентами.
СП "Інфоком" створило національну систему обробки повідомлень загального користування за стандартом МККТТ Х.400 версій 1988 і 1992г.г. ("Електронну пошту" - ЕП), пов'язану з мережею УкрПак.
Створена СП "Інфоком" національна служба електронної пошти загального користування отримала в міжнародному союзі електрозв'язку МСЕ-Т статус "Адміністративного домену" (ADMD), що дає їй право представляти систему національної ЕП Україні при взаємодії з іншими ADMD.
ЕП забезпечує пересилання повідомлень між наступними кореспондентами:
власними абонентами електронної пошти;
користувачами мереж абонентського телеграфу (АТ) і телекс;
власниками факсимільних апаратів;
абонентами мереж Х.25.
Якщо абоненту ЕП необхідно відправити повідомлення користувачеві мережі Х.25, АТ, телекс, або власнику факсимільного апарату, він не повинен набувати дороге обладнання, попередньо отримувати дозвіл на підключення до відповідної мережі. Ця робота вже виконана службою ЕП. Направивши повідомлення в ЕП не потрібно робити ніяких додаткових дій. Якщо лінія кореспондента зайнята, немає необхідності повторних наборів номера. Повідомлення буде передано за оптимальним маршрутом, і система сама стежить за його проходженням та доставкою адресату.
ЕП дозволяє передавати текстові і табличні документи на будь-яких мовах, двійкові дані, оцифровані графічні і напівтонові зображення, оцифровану звукову інформацію. Забезпечується 100% гарантія доставки інформації за призначенням, оскільки стандарти Х.400 дають можливість контролю за проходженням повідомлення по всьому маршруту слідування, що особливо важливо при міжмережній обміні.
Повідомлення можуть бути одноадресних і багатоадресні (одночасно пересилаються декільком користувачам мережі), приватні (від абонента до абонента, при цьому до повідомлення можуть мати доступ тільки відправник і одержувач), загального користування (на вимогу вони надаються будь-якому абоненту).
Система контролює проходження повідомлення і може повідомити відправника про доставку повідомлення, а також про факт і час ознайомлення одержувача з документом. Можливо повідомлення про час відправлення листа.
Абонент може вказати пріоритетність відправлення, ніж буде визначатися його місце в черзі повідомлень по всьому маршруту.
За бажанням абонента забезпечується розсилка повідомлень по "таймеру", тобто із зазначенням терміну отримання або умови доставки повідомлення до або після зазначеного терміну.
Може бути також зазначено граничний час, після якого інформація втрачає сенс і її доставка одержувачу недоцільна (наприклад, повідомлення про термін початку наради безглуздо доставляти після початку цієї наради).
Можлива пересилка "електронних бандеролей" - текстових або бінарних файлів, приєднаних до основного повідомлення.
На базі мереж електронної пошти можуть проводити конференції та семінари, причому мережа дозволяє проводити одночасно значна кількість таких заходів, так що сам абонент може вибирати, в якій конференції взяти участь. У тому числі можливо проводити конфіденційні (закриті) конференції, доступ на які дозволено тільки певним користувачам мережі.
ЕП дозволяє максимально автоматизувати і раціонально організувати роботу канцелярії і запровадити "безпаперову" технологію.
Служба дає можливість підготувати набір стандартних часто вживаних листів (запитів, відповідей, привітань, даних про розсилку та ін), які можуть потім передаватися за вказівкою адресатам.
Сучасні системи електронного обміну даними (EDI), створювані в рамках ЕП, призначені для підготовки і пересилки даних, що заповнюють форми - таблиці, бланки, рахунки та ін При цьому немає необхідності кожного разу передавати повний текст форми, тому що він заздалегідь відомий і узгоджений, що дозволяє у багато разів скоротити обсяг переданої по мережі інформації. У системі передбачений програмний контроль правильності заповнення форм, що дозволяє виключити невірні дії користувача. Для отримувача інформація може бути виведена на екран або друк у вигляді стандартної форми або у вигляді, найбільш придатному для подальшої автоматичної обробки.
За бажанням користувача можуть використовуватися наявні в системі набори форм або створюватися нові.
Системи EDI передбачають обслуговування систем електронних платежів, обробки фінансових документів.
- Сигнали циклової і сверхцікловой синхронізації;
- Сигнали управління та взаємодії (СУВ);
- Сигнали дискретної інформації (телеграфного зв'язку);
- Сигнали телеконтролю та аварійної сигналізації. На виході ФГС утворюється цифровий груповий сигнал первинної ЦСП з тактовою частотою проходження кодових символів
f т = f д * (N +2) * m = 8 * 32 * 8 = 2048кГц. У вихідному пристрої цей сигнал проходить ПК пер, ФЛС і далі надходить в ЦЛТ.
Процес обробки сигналів в тракті прийому апаратури виконується у зворотній послідовності. Прийнятий ЦЛС, пройшовши вхідний пристрій, надходить у регенератор станційний (PC), де він відновлюється по амплітуді, формі і тривалості. У ПК пр біполярний ЦЛС перетвориться в однополярний ЦГС, який надходить в розподільник групового сигналу (РГС), або демультиплексор. У ньому виділяються всі службові сигнали, які подаються у відповідні пристрої прийому:
- Приймачі сигналів синхронізації (ПР.СС);
- Приймачі СУВ і ДІ;
-Плату контролю та сигналізації (ПКС) для прийому сигналів про аварії.
Інформаційний потік з виходу РГС надходить в декодер, де з послідовності одиниць і нулів кодових груп формується груповий сигнал АІМ Цей сигнал після підсилення в груповому усілітете ГУС-3 надходить на тимчасові селектори (ВС) каналів. Кожен з них замикається по черзі і виділяє тільки послідовність сигналу АІМ даного каналу. З цієї послідовності імпульсів з допомогою ФНЧ-3, 4 відновлюється переданий з протилежного оконечной станції аналоговий (мовної) сигнал. Він посилюється в канальному підсилювачі (УС) до значення 4 дБ на виході підсилювача і через ДС каналу надходить на двопровідний вихід каналу ТЧ для передачі абоненту. Виделітелямі тактової частоти (втч) забезпечує формування імпульсів тактовою частоти для генераторного обладнання приймальні частини апаратури.
2. Метод накладання. На передачі стан кожного двійкового каналу випробовується безперервної послідовністю стробирующих імпульсів (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Діаграми, що пояснюють метод накладення:
а) імпульсна несуча; б) двійковий сигнал, що підлягає передачі, в) послідовність маніпульованих імпульсів на передачі; г) послідовність маніпульованих імпульсів, на приймальному кінці
У залежності від полярності двійкового сигналу в КФОР надходить або не надходить серія стробирующих імпульсів. На приймальному боці по обвідної цієї серії відновлюється вихідний телеграфний сигнал. На рис. 3.2а зображена імпульсна несуча (стробирующие імпульси), що виробляється генераторним обладнанням передавальної станції ІКМ. На діаграмі рис. 3.26 показаний двійковий сигнал, що підлягає передачі. За допомогою схеми І створюється послідовність маніпульованих імпульсів (рис. 3.2в), яка вводиться в груповий ІКМ сигнал. На приймальному станції кожен імпульс маніпульованого послідовності розтягується на весь тактовий інтервал (рис. 3.2г).
Велика надмірність при методі накладення дозволяє забезпечити високу достовірність передачі при мінімальній вартості. Метод накладення використаний в апаратурі тву-12.
Метод «ковзаючого індексу».
Рис. 3.3. Діаграми, що пояснюють метод «ковзного індексу»:
а) послідовність. імпульсів на передачі; б) послідовність тактових імпульсів каналу; в) кодова комбінація, яка характеризує передану інформацію
З імпульсної несучої КФОР для кожного двійкового каналу виділяється послідовність тактових імпульсів (ТВК) (рис. 3.36), частота проходження яких визначається швидкістю передачі двійкових сигналів і необхідною точністю відновлення ЗМВ. На передачі визначається положення Змм (рис. 3.3а) між двома сусідніми ТВК і результат вимірювання представляється у вигляді двійкового числа. Безпосередньо за найближчим до Змм тактовим імпульсом в канал передається стартовий імпульс, що позначає наявність Змм, і кодова комбінація про його положення і полярності (рис. 3.3В). Ця кодова група передається в канал тими ж тактовими імпульсами, щодо яких визначалося положення Змм. Отже, інформація про що підлягає передачі двійковому сигналі передається відразу ж після появи Змм.
3.
Визначимо частоту дискретизації (імпульсну несучу) лінійного сигналу і ширину спектра лінійного сигналу для методів МН і СІП:
МН:
d = Dt / t min; t min = 1 / В = 1 / 100 = 0,01 с.
Dt =
f д = 1/Dt = 1 / 250 · 10 -6 = 4000 Гц.
СІП:
d =
Dt =
f д = 1/Dt = 1 / 1 · 10 -3 = 1000 Гц.
Імпульсна несуча для кількості каналів N = 6:
МН: f ніс = 6f д = 24000 Гц,
СІП: f ніс = 6f д = 6000 Гц,
Ширина спектра відповідно при ЧС ДБП:
МН: DF = 2f д = 8000 Гц, (у смузі каналу ТЧ - 1 дискретний канал)
СІП: f ніс = 2f д = 2000 Гц, (у смузі каналу ТЧ можна організувати 2 дискретних каналу).
Завдання № 4.
Використання пакетних мережі УкрПак, СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОННОЇ ПОШТИ Укрмейл
4.1. Мережа УкрПак
4.1.1. Загальна характеристика мережі
В Україні побудована і працює мережа комутації пакетів УкрПак.
Укрпак є національною мережею загального користування. Вона має відповідний статус і зареєстрована в міжнародному союзі електрозв'язку МСЕ-Т. Засновником Укрпак є СП "Інфоком" - уповноважений представницький орган Україні в МСЕ-Т і офіційний оператор Адміністрації зв'язку України з надання послуг передачі даних і електронної пошти засобами мережі передачі даних загального користування.
Укрпак повністю відповідає міжнародним стандартам, що пред'являються до пакетних мереж Х.25 і взаємодіє з аналогічними мережами більш, ніж 90 країн світу.
Мережа УкрПак має радіально-вузлове побудова (рис.1). Чотири головних регіональних вузла у мм. Київ, Дніпропетровськ, Львів і Одеса з функціями кінцевих, пов'язані між собою каналами за принципом "кожний з кожним", забезпечують передачу повідомлень між кінцевими вузлами по одному з декількох альтернативних маршрутів в залежності від стану та умов завантаження напрямків. Всі інші обласні центри підключені двома напрямками до двох головних регіональним вузлам. Великі міста і деякі райони підключені до обласних вузлів. Конфігурація мережі УкрПак наведена на малюнку.
Доступ користувачів до мережі УкрПак забезпечено по всій території країни. Центри комутації мережі є в кожному обласному центрі та низці великих міст і районних центрів. До кінця 1997 року центр комутації встановлені ще приблизно в 109 великих містах і районних центрах. Ця мережа знаходиться в спільному володінні СП "Інфоком" та обласних підприємств зв'язку.
На початок 1998 року мережа УкрПак налічувала близько 1400 абонентів у всіх регіонах України. У 1999 році планується її подальше зростання. У числі вже працюючих абонентів - банківські та державні структури, в тому числі МВС, Митний комітет, НБУ, деякі банки, Торгово-промислова палата та ін
Через мережу УкрПак забезпечується взаємодія банків України з міжнародної міжбанківської системою SWIFT, а також з мережами DATEX-P (Німеччина), Роспак (Росія), Белпак (Білорусь), Polpak (Польща), SprintNet (США).
У транзитних вузлах і деяких великих обласних центрах встановлені центри комутації пакетів типу S9000 продуктивністю 7000 пакетів у секунду, решта ЦКП типу S8000 продуктивністю 5000 пакетів в секунду. У міру необхідності продуктивність ЦКП нарощується до необхідної.
Мережа УкрПак будується і розвивається на базі технічних і програмних засобів передових зарубіжних фірм: Hughes Network Systems (HNS США), EDA (Канада), Microсom (США).
Для роботи мережі УкрПак у даний час використовуються виділені лінії кабелів ГТС (у межах міста) міських телефонних мереж, міжміські телефонні канали (канал тональної частоти ТЧ) первинних мереж загального користування, супутникові канали передачі даних, що організовуються СП "Інфоком" відповідно до отриманої ліцензії Міністерства зв'язку.
Якісні показники мережі УкрПак характеризуються такими параметрами:
- Захист інформації від несанкціонованого доступу мережними засобами;
- Захист переданої інформації від помилок (ймовірність невиявленої помилки менш 10Е -9);
- Висока надійність роботи мережі за рахунок системних, мережевих і технічних рішень;
- Висока швидкість встановлення з'єднань від абонента до абонента (менше 1с) і передачі інформації;
- Розвинені засоби обмеження несанкціонованого доступу.
Якщо міжстанційних канал виходить з ладу, то це не відбивається на користувачі. Комутатори пакетів мережі УкрПак з вбудованою надмірністю автоматично забезпечують з'єднання за альтернативними маршрутами без втрати даних або сеансів.
1.2. Надані послуги
При роботі в мережі УкрПак абоненти можуть отримати наступні послуги:
- Безпосереднє підключення до мережі користувачів, які мають синхронні і асинхронні термінали, по закріплених каналах з використанням відповідно стиків за рекомендаціями МККТТ Х.25 і Х.28;
- Підключення до мережі користувачів, які мають синхронні і асинхронні термінали, по комутованій телефонній мережі з використанням стику по рекомендації МККТТ Х.32 і через пристрої PAD з використанням стику Х.28;
- Робота з протоколами SNA, SDLS, BSC, асинхронним, перетворення протоколів з IBM 3270 BSC у IBM 3270 SNA і ін за допомогою конверторів протоколів;
- Надання абонентам комутованих віртуальних з'єднань;
- Надання абонентам постійних віртуальних каналів;
- Встановлення місцевих, вихідних і вхідних з'єднань абонентів у межах України, а також міжнародних сполучень;
- Можливість вибору швидкості роботи абонентського терміналу в діапазоні від 1200 біт / с до 256 кбіт / с;
- Захист переданої по мережі інформації від несанкціонованого доступу.
У мережі УкрПак можуть працювати окремі термінали на базі стандартних персональних комп'ютерів (ПК), локальні мережі (ЛОМ), ХОСТ-комп'ютери та ін
Є також можливість отримати безліч інших засобів і додаткових послуг при використанні мережі УкрПак в якості мережі передачі даних Х.25.
Мережа УкрПак можна використовувати спільно з системою обробки повідомлень Укрмейл за стандартом МСЕ-Т Х.400, яка дає можливість абонентам:
- Користуватися послугами "електронної пошти", в тому числі доставкою інформації через "електронну поштову скриньку";
- Взаємодіяти з іншими існуючими службами "електронна пошта" в тому числі і міжнародними;
- Здійснювати двосторонній обмін повідомленнями з мережами АТ і телекс і режим факс-пошти.
1.3. Способи підключення до мережі абонентів
Можливі варіанти підключення до мережі абонентів показані на рис.2 і рис.3.
Великі установи включаються в мережу по виділених (закріпленим) каналам в центри комутації пакетів свого регіонального вузла в протоколі Х.25. Це пов'язано з тим, що вони будуть мати великі обсяги інформаційного обміну, їм потрібно двосторонній зв'язок з великим колом інших абонентів мережі, можливість одночасної роботи багатьох користувачів ЛОМ регіонального управління по одному каналу зв'язку з центром комутації та інші послуги, забезпечувані пакетною мережею. Всі регіональні центри комутації мережі УкрПак можуть забезпечити негайне включення обласних установ в мережу.
Більш дрібні (районні) установи можуть працювати у трьох режимах.
Щодо великі установи, що мають власну ЛВС, повинні підключатися до мережі по виділених каналах в протоколі Х.25.
Установи із середнім обміном можуть підключатися до мережі по виділених каналах в протоколі Х.28 асинхронним доступом. У цьому випадку вони можуть мати одночасну двосторонню вихідну і вхідний зв'язок, але в кожний момент часу може забезпечуватися робота тільки від одного користувача.
Окремі термінали невеликих підрозділів можуть підключатися до мережі УкрПак по комутованого доступу через телефонну мережу в протоколі Х.28. У цьому випадку можна отримати асинхронний доступ до пакетної мережі з використанням концентраторів - пристроїв зборки-розбирання пакетів (PAD). Ці пристрої є в кожному обласному вузлі і будуть встановлені також у великих містах і районних центрах. Таке підключення дозволяє істотно скоротити витрати на підключення до мережі і абонементну оплату за її послуги.
При асинхронному доступі всі пакетні мережі, у відповідності з діючими нормами Міжнародного союзу електрозв'язку, забезпечують можливість тільки виходить зв'язку в режимі реального часу. При необхідності, вхідні повідомлення можуть передаватися через систему електронної пошти.
Високоякісний зв'язок із системою електронної пошти може бути забезпечена всім установам за допомогою мережі УкрПак.
4.1.4. Пріоритети і класи обслуговування
Користувачам мережі УкрПак пропонується до трьох категорій пріоритетів і до дванадцяти класів обслуговування. Залежно від категорії пріоритету інтелектуальне комутаційне обладнання мережі не тільки формує чергу в передачі повідомлень, але і вибирає найбільш доцільний маршрут за ваговими коефіцієнтами, які присвоюються сооставним ділянками мережі. Ці вагові коефіцієнти присвоюються магістральним ділянках мережі виходячи з умов якості прийому / передачі інформації та враховуються при визначенні маршрутів передачі для різних класів обслуговування.
4.1.5. Захист переданої по мережі інформації від несанкціонованого доступу.
У будь-якій пакетної мережі в кожному міжстанційне каналі одночасно передається інформація від багатьох користувачів, тому виділити інформацію конкретного користувача вкрай складно. У мережі УкрПак використовується система динамічного розподілу навантаження, яка постійно змінює маршрути пересилання пакетів в залежності від ситуації, що змінюється на мережі. З цієї причини пакети, що належать одному з'єднанню, можуть передаватися за різними маршрутами в залежності від стану мережі.
Зміна маршрутів проводиться автоматично за командами системи управління мережею з використанням "суперсет", яка будується на віртуальних каналах, організованих поряд з каналами передачі інформації. Контролювати цю інформацію у зловмисних цілях вкрай складно, оскільки віртуальні канали створюються випадковим чином без участі людини.
Практично відшукати в мережі пакети, що належать одному з'єднанню, можна тільки контролюючи і розшифровуючи інформацію практично по всій мережі, тобто навмисно підключаючись до всіх центрам та міжцентровою каналах мережі. Навіть якщо припустити, що це технічно можливо, економічно недоцільно таким чином отримувати інформацію у зловмисних цілях, оскільки для цього потрібні витрати та обчислювальні ресурси, що перевищують витрати на мережу і час, часто набагато перевищує можливості коректного використання отриманої інформації.
Використовувані в мережі модеми Microcom за допомогою станційного контролера також забезпечують ефективний захист користувачів від несанкціонованого доступу.
4.2. Система електронної пошти (ЕП)
Система електронної пошти є самостійною службою, яка базується на пакетні мережі, використовуючи їх як транспортні. Вона дозволяє значно розширити послуги з обміну інформацією між абонентами.
СП "Інфоком" створило національну систему обробки повідомлень загального користування за стандартом МККТТ Х.400 версій 1988 і 1992г.г. ("Електронну пошту" - ЕП), пов'язану з мережею УкрПак.
Створена СП "Інфоком" національна служба електронної пошти загального користування отримала в міжнародному союзі електрозв'язку МСЕ-Т статус "Адміністративного домену" (ADMD), що дає їй право представляти систему національної ЕП Україні при взаємодії з іншими ADMD.
ЕП забезпечує пересилання повідомлень між наступними кореспондентами:
власними абонентами електронної пошти;
користувачами мереж абонентського телеграфу (АТ) і телекс;
власниками факсимільних апаратів;
абонентами мереж Х.25.
Якщо абоненту ЕП необхідно відправити повідомлення користувачеві мережі Х.25, АТ, телекс, або власнику факсимільного апарату, він не повинен набувати дороге обладнання, попередньо отримувати дозвіл на підключення до відповідної мережі. Ця робота вже виконана службою ЕП. Направивши повідомлення в ЕП не потрібно робити ніяких додаткових дій. Якщо лінія кореспондента зайнята, немає необхідності повторних наборів номера. Повідомлення буде передано за оптимальним маршрутом, і система сама стежить за його проходженням та доставкою адресату.
ЕП дозволяє передавати текстові і табличні документи на будь-яких мовах, двійкові дані, оцифровані графічні і напівтонові зображення, оцифровану звукову інформацію. Забезпечується 100% гарантія доставки інформації за призначенням, оскільки стандарти Х.400 дають можливість контролю за проходженням повідомлення по всьому маршруту слідування, що особливо важливо при міжмережній обміні.
Повідомлення можуть бути одноадресних і багатоадресні (одночасно пересилаються декільком користувачам мережі), приватні (від абонента до абонента, при цьому до повідомлення можуть мати доступ тільки відправник і одержувач), загального користування (на вимогу вони надаються будь-якому абоненту).
Система контролює проходження повідомлення і може повідомити відправника про доставку повідомлення, а також про факт і час ознайомлення одержувача з документом. Можливо повідомлення про час відправлення листа.
Абонент може вказати пріоритетність відправлення, ніж буде визначатися його місце в черзі повідомлень по всьому маршруту.
За бажанням абонента забезпечується розсилка повідомлень по "таймеру", тобто із зазначенням терміну отримання або умови доставки повідомлення до або після зазначеного терміну.
Може бути також зазначено граничний час, після якого інформація втрачає сенс і її доставка одержувачу недоцільна (наприклад, повідомлення про термін початку наради безглуздо доставляти після початку цієї наради).
Можлива пересилка "електронних бандеролей" - текстових або бінарних файлів, приєднаних до основного повідомлення.
На базі мереж електронної пошти можуть проводити конференції та семінари, причому мережа дозволяє проводити одночасно значна кількість таких заходів, так що сам абонент може вибирати, в якій конференції взяти участь. У тому числі можливо проводити конфіденційні (закриті) конференції, доступ на які дозволено тільки певним користувачам мережі.
ЕП дозволяє максимально автоматизувати і раціонально організувати роботу канцелярії і запровадити "безпаперову" технологію.
Служба дає можливість підготувати набір стандартних часто вживаних листів (запитів, відповідей, привітань, даних про розсилку та ін), які можуть потім передаватися за вказівкою адресатам.
Сучасні системи електронного обміну даними (EDI), створювані в рамках ЕП, призначені для підготовки і пересилки даних, що заповнюють форми - таблиці, бланки, рахунки та ін При цьому немає необхідності кожного разу передавати повний текст форми, тому що він заздалегідь відомий і узгоджений, що дозволяє у багато разів скоротити обсяг переданої по мережі інформації. У системі передбачений програмний контроль правильності заповнення форм, що дозволяє виключити невірні дії користувача. Для отримувача інформація може бути виведена на екран або друк у вигляді стандартної форми або у вигляді, найбільш придатному для подальшої автоматичної обробки.
За бажанням користувача можуть використовуватися наявні в системі набори форм або створюватися нові.
Системи EDI передбачають обслуговування систем електронних платежів, обробки фінансових документів.