close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

5 классификация СППИ

код для вставкиСкачать
Введение
Системы передачи информации стали неотъемлемой частью
современного
общества.
За
годы
произошло
существенное
совершенствование систем телемеханики и расширение областей их
применения. Этому способствовало значительное совершенствование
элементной базы, используемой для построения систем телемеханики, а также
новые технологии. Современные системы телемеханики работают на высоких
скоростях передачи данных, лучше защищены от помех за счет более
совершенных кодов, видов модуляции, а сжатие данных позволяет увеличить
объем передаваемой информации по каналам связи.
В части курсового проекта необходимо привести классификацию СПД,
проанализировать существующие методы фазирования, привести информацию
о передаче алфавитно-цифровой информации.
В настоящем курсовом проекте необходимо спроектировать систему
передачи данных. В соответствии с заданными требованиями к системе
рассчитать скорость передачи данных по каналу связи с определенными
характеристиками остаточного затухания и группового времени прохождения,
выбрать оптимальный метод модуляции сигнала, рассчитать и выбрать формат
сообщения для обмена информацией между приемником и передатчиком.
Также необходимо выбрать способ фазирования при передаче сообщений в
соответствии с определенным в задании типом системы. Необходимо также
рассчитать среднее время передачи сообщений по каналу связи.
В третьей части курсового проекта необходимо построить структурные
схемы устройства защиты от ошибок (УЗО) как на приемной, так и на
передающей сторонах СПД, которые является составной частью системы
СПД. Обосновать выбор тех или иных узлов в составе УЗО, привести
алгоритмы функционирования УЗО приемной и передающей частей. Для
заданного помехоустойчивого кода, используемого при передаче данных
построить структурные схемы кодера и декодера в данном случае CRC-кода.
Целью четвертой части курсовой является написание программного
модуля, реализующего кодек заданного помехоустойчивого кода, построить
блок-схемы алгоритмов функций написанной программы, описать логическую
структуру программы, подтвердить правильность работы программы с
помощью нескольких вариантов тестов.
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
2
1. Анализ способов построения ССПИ
1.1. Классификация ССПИ
Необходимо рассмотреть все возможные виды ССПИ и определится к
какому из них будет, относится разрабатываемая система. Классификация
ССПИ производится по различным признакам [1]:
а) По выполняемым функциям.
Система измерения – система, осуществляющие передачу непрерывных
измеряемых величин. Например, требуется передача данных с большой
точностью об уровне продукта (солярового масла, бензина), находящегося в
емкости. Информация передается с контролируемого пункта на пункт
управления. Принятые данные могут вводиться в ЭВМ и представляться
диспетчеру для визуальных наблюдений на цифровых индикаторах и
стрелочных приборах, а также регистрироваться специальными приборами.
Система сигнализации – система, осуществляющая передачу
различных дискретных величин, которые могут вводиться в ЭВМ или
сообщать диспетчеру о состоянии контролируемых объектов с помощью
звуковой и световой сигнализации. На примере измерения уровня емкости
можно указать, что если требуется передать информацию о том, пуста ли
емкость или ее уровень максимален (емкость наполнена), то в этом случае
вместо системы измерения целесообразно применить систему сигнализации.
Система управления – система, осуществляющая передачу информации
в виде команд на включение или отключение различных механизмов. Эти
команды или посылаются диспетчером с пункта управления, или подаются с
ЭВМ на изменение установок в регуляторах. При этом если объекты
управления находятся вблизи диспетчера, необходимость в обратной
сигнализации отпадает: диспетчер визуально наблюдает за "исполнением
посланных команд. Примером такой системы является система управления
строительным краном: оператор, стоящий на земле подавая команду,
непосредственно наблюдает за движением крана. Однако сфера применения
подобных систем управления ограничена. Обычно управляемые объекты
находятся вне поля зрения диспетчера, и о том, включились или отключились
они после подачи команды, нужна сигнализация. Для этого требуется
соединение системы управления с системой сигнализации.
Система управления и сигнализации – система, позволяющая
передавать команды с пункта управления на контролируемый пункт и
получать известительную сигнализацию об исполнении команды,
посылаемой контролируемым пунктом на пункт управления, и сигнализацию
об изменении состояния объекта.
Система измерения и сигнализации – система, передающая только
известительную информацию с контролируемого пункта на пункт
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
3
управления. В такой системе возможна и передача производственно–
статистической информации.
б) По расположению управляемых объектов.
Система для сосредоточенных объектов – система, в которой имеется
один пункт управления и один контролируемый пункт, Типичным примером
такого объекта является строительный кран, где на малой площади
расположено 5–6 двигателей, которыми нужно управлять, а также
электрическая подстанция, где в одном помещении находится большое
количество масляных выключателей, включаемых и отключаемых с пункта
управления.
Система для рассредоточенных объектов – система, в которой есть
один пункт управления и несколько контролируемых пунктов. Типичным
примером таких объектов являются вытянутые на сотни километров газо– и
нефтепроводы, в которых нужно контролировать давление, расход и другие
параметры, управлять компрессорными и насосными установками, а также
насосные установки на нефтепромыслах, разбросанные на большой
территории. Сюда же можно отнести шахты, заводы и комбинаты, если
управление технологическими агрегатами осуществляется с одного
диспетчерского пункта.
в) По структуре сети.
Сеть – совокупность устройств телемеханики и объединяющих их
каналов связи.
Многоточечная структура телемеханической сети – структура сети, в
которой два устройства (или более) контролируемых пунктов соединяются
каналами связи с устройством на пункте управления.
Цепочечная структура сети – многоточечная структура сети, в которой
устройства контролируемых пунктов соединены общим каналом связи с
устройством пункта управления. Такая структура (рис. 1.1,а) характерна для
систем, обслуживающих нефтепроводы.
Радиальная структура сети – многоточечная структура сети, в которой
устройство на пункте управления соединено отдельным каналом связи с
каждым устройством контролируемого пункта (рис. 1.1,б).
Радиально–цепочечная структура сети – комбинация из радиальной и
цепочечной структур сети с использованием устройства на пункте
управления. Такая структура будет иметь место, если, например, к 4КП
присоединить еще 5КП, 6КП (пунктир на рис.1.1,б).
Кольцевая структура сети – цепочечная структура сети, в которой
канал связи, образует кольцо, и пункт управления при этом может быть
связан с каждым контролируемым пунктом двумя различными путями.
Древовидная структура сети – радиально–цепочечная структура сети,
строящаяся по принципы формирования дерева (рис. 1.1,в).
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
4
Рисунок 1.1 – Структуры сетей
1.2. Способы передачи данных и методы фазирования
Существуют
различные
методы
передачи
информации:
последовательный,
параллельный,
асинхронный,
синхронный
или
стартстопный. При передаче данных можно использовать только методы
линейного кодирования или применять к тому же применять методы
модуляции.
При наличии физической линии связи наиболее целесообразно
передачу данных осуществлять видеоимпульсами, используя двухуровневую
и многоуровневую амплитудную манипуляцию, что позволит существенно
упростить аппаратную реализацию УПС. Если передача данных будет
осуществляться по стандартным каналам тональной частоты или по
широкополосным КС, то в этом обязательно нужно осуществлять
модуляцию, чтобы переместить спектр сигнала передачи данных в полосу
частот занимаемого канала связи.
Для обеспечения высокой помехоустойчивости и скорости передачи
информации при транспортировании больших массивов сообщений следует
строить синхронные УПС. Применение асинхронного метода позволяет
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
5
значительно сократить аппаратурные затраты, однако из-за низкой
помехоустойчивости его целесообразно применять при скоростях не выше 50
Бод.
В автоматизированных информационных системах, работающих в
диалоговом режиме, при передаче коротких сообщений(десятки и сотни бит)
с низкой (до 600 Бод) скоростью, с целью упрощения аппаратуры и снижения
ее стоимости, обеспечения мгновенной готовности к работе имеет смысл
данных применить стартстопный метод передачи.
При выборе последовательного или параллельного метода следует
помнить, что при последовательном методе единичные элементы кодовой
комбинации передаются последовательно по 1 каналу связи, а при
параллельном методе передачи нужно использовать несколько каналов связи.
При параллельном методе передачи скорость передачи данных
увеличивается в столько раз, сколько существует подканалов связи. Также
можно несколько увеличить длительность импульса, что позволяет снизить
требования к равномерности АЧХ и ФЧХ и отказаться от сложных систем
коррекции сигнала.
Преимуществами последовательного метода передачи являются: более
простая
аппаратурная
реализация,
большая
помехозащищенность
единичного элемента вследствие передачи его в КС с максимально
допустимой мощностью.
При различных способах передачи данных используют различных
способы фазирования по циклу: маркерные и безмаркерные, синхронные и
стартстопные.
Маркерный способ фазирования по циклу используется в дуплексных и
полудуплексных системах, когда передаются большие объемы информации.
При этом в начало блока информации добавляются маркеры – комбинации,
которые могут быть совместимы с передаваемыми информационными
символами или несовместимыми(Битстаффинг).
В симплексных системах передачи обычно используется безмаркерное
фазирование, когда приемнику передаются фазирующие комбинации, и
приемник должен зафиксировать фазу с определенной вероятностью. Также
используется фазирование с адреснопусковыми комбинациями.
1.3. Передача алфавитно-цифровой информации
ASCII
ASCII (англ. American Standard Code for Information Interchange —
американский стандартный код для обмена информацией — 7-битная
компьютерная кодировка для представления латинского алфавита,
десятичных цифр, некоторых знаков препинания, арифметических операций
и управляющих символов. [1]
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
6
Благодаря символу BS (возврат на шаг) на принтере можно печатать
один символ поверх другого. В ASCII было предусмотрено добавление таким
образом диакритики к буквам, например:






a BS ' → á
a BS ` → à
a BS ^ → â
o BS / → ø
c BS , → ç
n BS ~ → ñ
(в старых шрифтах апостроф ' рисовался с наклоном вправо, а тильда ~
была сдвинута вверх, так что они как раз подходили на роль акута и тильды
сверху).
Если на символ накладывается тот же символ, то получается эффект
жирного шрифта, а если на символ накладывается подчёркивание, то
получается подчёркнутый текст.


a BS a → a
a BS _ → a
Национальные варианты ASCII
Стандарт
ISO 646
(ECMA-6)
предусматривает
возможность
размещения национальных символов на месте @ [ \ ] ^ ` { | } ~. В дополнение
к этому, на месте # может быть размещён £, а на месте $ — ¤. Такая система
хорошо подходит для европейских языков, где нужны лишь несколько
дополнительных символов. Вариант ASCII без национальных символов
называется US-ASCII, или «International Reference Version».
Для некоторых языков с нелатинской письменностью (русского,
греческого, арабского, иврита) существовали более радикальные
модификации ASCII. Одним из вариантов был отказ от строчных латинских
букв — на их месте размещались национальные символы (для русского и
греческого — только заглавные буквы). Другой вариант — переключение
между US-ASCII и национальным вариантом «на лету» с помощью символов
SO (Shift Out) и SI (Shift In) — в этом случае в национальном варианте можно
полностью устранить латинские буквы и занять всё пространство под свои
символы.
Впоследствии оказалось удобнее использовать 8-битные кодировки
(кодовые страницы), где нижнюю половину кодовой таблицы (0—127)
занимают символы US-ASCII, а верхнюю (128—255) — разные другие
нужные символы. В Юникоде первые 128 символов тоже совпадают с
соответствующими символами US-ASCII. В настоящее время национальные
7-битные кодировки уже прочно забыты, и «ASCII» практически всегда
означает «US-ASCII».
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
7
Структурные свойства таблицы
Цифры 0—9 представляются своими двоичными значениями
(например, 5=01012), перед которыми стоит 00112. Таким образом, двоичнодесятичные числа (BCD) превращаются в ASCII-строку с помощью простого
добавления слева 00112 к каждому двоично-десятичному полубайту.
Буквы верхнего и нижнего регистров различаются в своём
представлении только одним битом, что упрощает преобразование регистра и
проверку на диапазон.
Юникод
Юнико́д, или Унико́д (англ. Unicode) — стандарт кодирования
символов, позволяющий представить знаки практически всех письменных
языков.
Стандарт предложен в 1991 году некоммерческой организацией
«Консорциум Юникода» (англ. Unicode Consortium), объединяющей
крупнейшие IT-корпорации. Применение этого стандарта позволяет
закодировать очень большое число символов из разных письменностей: в
документах Unicode могут соседствовать китайские иероглифы,
математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и
кириллицы, при этом становятся ненужными кодовые страницы.
Стандарт состоит из двух основных разделов: универсальный набор
символов (UCS, Universal Character Set) и семейство кодировок (UTF,
Unicode Transformation Format). Универсальный набор символов задаёт
однозначное соответствие символов кодам — элементам кодового
пространства, представляющим неотрицательные целые числа. Семейство
кодировок определяет машинное представление последовательности кодов
UCS.
Коды в стандарте Unicode разделены на несколько областей. Область с
кодами от U+0000 до U+007F содержит символы набора ASCII с
соответствующими кодами. Далее расположены области знаков различных
письменностей, знаки пунктуации и технические символы. Часть кодов
зарезервирована для использования в будущем. Под символы кириллицы
выделены коды от U+0400 до U+052F.
Предпосылки создания и развитие Юникода
К концу 1980-х годов стандартом стали 8-битные символы, при этом
существовало множество разных 8-битных кодировок и постоянно
появлялись всё новые. Это объяснялось как постоянным расширением круга
поддерживаемых языков, так и стремлением создать кодировку, частично
совместимую с какой-нибудь другой (характерный пример — появление
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
8
альтернативной кодировки для русского языка, обусловленное эксплуатацией
западных программ, созданных для кодировки CP437). В результате
появилась необходимость решения нескольких задач:
Проблема «крокозябров» (показа документов в неправильной
кодировке): её можно было решить либо последовательным внедрением
методов указания используемой кодировки, либо внедрением единой для
всех кодировки.
Проблема ограниченности набора символов: её можно было решить
либо переключением шрифтов внутри документа, либо внедрением
«широкой» кодировки. Переключение шрифтов издавна практиковалось в
текстовых процессорах, причём часто использовались шрифты с
нестандартной кодировкой, т. н. «dingbat fonts» — в итоге при попытке
перенести документ в другую систему все нестандартные символы
превращалось в крокозябры.
Проблема преобразования одной кодировки в другую: её можно было
решить либо составлением таблиц перекодировки для каждой пары
кодировок, либо использованием промежуточного преобразования в третью
кодировку, включающую все символы всех кодировок.
Проблема дублирования шрифтов: традиционно для каждой кодировки
делался свой шрифт, даже если эти кодировки частично (или полностью)
совпадали по набору символов: эту проблему можно было решить, делая
«большие» шрифты, из которых потом выбираются нужные для данной
кодировки символы — однако это требует создания единого реестра
символов, чтобы определять, чему что соответствует.
Было признано необходимым создание единой «широкой» кодировки.
Кодировки с переменной длиной символа, широко использующиеся в
Восточной Азии, были признаны слишком сложными в использовании,
поэтому было решено использовать символы фиксированной ширины.
Использование 32-битных символов казалось слишком расточительным,
поэтому было решено использовать 16-битные.
Таким образом, первая версия Юникода представляла собой кодировку
с фиксированным размером символа в 16 бит, то есть общее число кодов
было 216 (65 536). Отсюда происходит практика обозначения символов
четырьмя шестнадцатеричными цифрами (например, U+0410). При этом в
Юникоде планировалось кодировать не все существующие символы, а
только те, которые необходимы в повседневном обиходе. Редко
используемые символы должны были размещаться в «области символов для
частного использования» (Private Use Area), которая первоначально занимала
коды U+D800…U+F8FF. Чтобы использовать Юникод также и в качестве
промежуточного звена при преобразовании разных кодировок друг в друга, в
него включили все символы, представленные во всех более-менее известных
кодировках.
В дальнейшем, однако, было принято решение кодировать все символы
и в связи с этим значительно расширить кодовую область. Одновременно с
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
9
этим, коды символов стали рассматриваться не как 16-битные значения, а как
абстрактные числа, которые в компьютере могут представляться множеством
разных способов (см. Способы представления).
Поскольку в ряде компьютерных систем (например, Windows NT) уже
были реализованы 16-битные символы, было решено всё наиболее важное
кодировать только в пределах первых 65 536 позиций (так называемая англ.
Basic Multilingual Plane, BMP). Остальное пространство используется для
«Дополнительных символов» (англ. Supplementary Characters): систем письма
вымерших языков или очень редко используемых китайских иероглифов,
математических и музыкальных символов.
Для совместимости со старыми 16-битными системами была
изобретена система UTF-16, где первые 65 536 позиций отображаются
непосредственно как 16-битные числа, а остальные представляются в виде
«суррогатных пар» (первый элемент пары из области U+D800…U+DBFF,
второй элемент пары из области U+DC00…DFFF). Для суррогатных пар была
использована часть кодового пространства, ранее отведённого для «символов
для частного использования».
Поскольку в UTF-16 можно отобразить только 220+216 (1 114 112)
символов, то это и было выбрано в качестве окончательной величины
кодового пространства Юникода.
Хотя кодовая область Юникода была расширена за пределы 216 уже в
версии 2.0, первые символы в «верхней» области были размещены только в
версии 4.0.
Система кодирования
Универсальная система кодирования (Юникод) представляет собой
набор графических символов и способ их кодирования для компьютерной
обработки текстовых данных.
Графические символы — это символы, имеющие видимое
изображение. Графическим символам противопоставляются управляющие
символы и символы форматирования.
Графические символы включают в себя следующие группы:
- буквы, содержащиеся хотя бы в одном из обслуживаемых алфавитов;
- цифры;
- знаки пунктуации;
- специальные знаки (математические, технические, идеограммы и пр.);
- разделители.
Юникод — это система для линейного представления текста. Символы,
имеющие дополнительные над- или подстрочные элементы, могут быть
представлены в виде построенной по определённым правилам
последовательности кодов (составной вариант, composite character) или в
виде единого символа (монолитный вариант, precomposed character).
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
10
КОИ-8
КОИ-8 (код обмена информацией, 8 битов)— восьмибитовая ASCIIсовместимая кодовая страница, разработанная для кодирования букв
кириллических алфавитов.
Существует также семибитовая версия кодировки, не полностью
совместимая с ASCII — КОИ-7. КОИ-7 и КОИ-8 описаны в ГОСТ 19768-74
(сейчас недействителен).
Разработчики КОИ-8 поместили символы русского алфавита в верхней
части кодовой таблицы таким образом, что позиции кириллических символов
соответствуют их фонетическим аналогам в английском алфавите в нижней
части таблицы. Это означает, что если в тексте, написанном в КОИ-8,
убирать восьмой бит каждого символа, то получается «читабельный» текст,
хотя он и написан латинскими символами. Например, слова «Русский Текст»
превратились бы в «rUSSKIJ tEKST». Как побочное следствие, символы
кириллицы оказались расположены не в алфавитном порядке.
Существует несколько вариантов кодировки КОИ-8 для различных
кириллических алфавитов. Русский алфавит описывается в кодировке KOI8R, украинский — в KOI8-U.
KOI8-R стал фактически стандартом для русской кириллицы в юниксподобных операционных системах и электронной почте.
МТК – 2
Таблица 1.1 - Телеграфный 5-битный трехрегистровый код МТК-2
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
11
1.4. Постановка задачи
Основной целью данного курсового проекта является проектирование
ССПИ, удовлетворяющего определенным: разработанная ССПИ должна
обеспечивать прием информации от 3 источников, по 104 бит от каждого;
плотность потока поступления информации 10 -6 с-1; передача данных
происходит по дуплексному каналу с вероятностью ошибки при передаче
одного символа 0.001; категория помехоустойчивости системы должна быть
не ниже 2, среднее время запаздывания необходимо минимизировать. При
передаче данных контроль циклическим избыточным кодом с образующим
полиномом p(x) = 3000058.
Изм Лит
..
№ документа
Подпись Дата
ТПЖА.230201.031.014 ПЗ
Лист
12
Документ
Категория
Компьютеры, Программирование
Просмотров
19
Размер файла
263 Кб
Теги
сппи, 5_классификация
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа