Matavimo informacijos perdavimo greitis lemia į matavimo sistemą įtrauktos ryšių sistemos efektyvumą.

Supaprastinta diagrama matavimo sistema parodyta 175 pav.

Paprastai pirminis matavimo keitiklis išmatuotą kiekį paverčia elektriniu signalu X (t), kurį reikia išsiųsti komunikacijos kanalas. Priklausomai nuo to, koks yra ryšio kanalas (elektros laidas ar kabelis, šviesolaidis, vandens aplinka, oras ar beorė erdvė), matavimo informacijos nešėjai gali būti elektros, šviesos pluoštas, garso vibracijos, radijo bangos ir kt. Nešėjo pasirinkimas yra pirmasis žingsnis suderinant signalą su kanalu.

Bendrosios komunikacijos kanalo charakteristikos yra laikas T į, in kurio metu yra numatytas matavimo informacijos perdavimui, pralaidumas F į ir dinaminis diapazonas N to, kuris suprantamas kaip leistinos galios kanale ir kanale neišvengiamai esančių trukdžių galios santykis, išreikštas decibelais. Darbas

paskambino kanalo talpa.

Panašios apibendrintos signalo charakteristikos yra laikas T s, kurio metu perduodama matavimo informacija, spektro plotis Fc ir dinaminis diapazonas Nc yra didžiausios signalo galios ir mažiausios galios santykis, kurį reikia skirti nuo nulio esant tam tikrai perdavimo kokybei, išreikštas decibelais. Darbas

paskambino signalo garsumas.

Įvestų sąvokų geometrinė interpretacija parodyta fig. 176.

Sąlyga suderinti signalą su kanalu, užtikrinančiu matavimo informacijos perdavimą be nuostolių ir iškraipymų esant trukdžiams, yra nelygybės išsipildymas.

kai signalo garsumas visiškai „telpa“ į kanalo talpą. Tačiau signalo suderinimo su kanalu sąlyga gali būti patenkinta net tada, kai netenkinamos kai kurios (bet ne visos) paskutinės nelygybės. Šiuo atveju reikia vadinamųjų keitimo sandoriai, kuriame yra tam tikras signalo trukmės „keitimas“ į jo spektro plotį arba spektro plotį į signalo dinaminį diapazoną ir pan.

82 pavyzdys. Signalas, kurio spektrinis plotis yra 3 kHz, turi būti perduodamas kanalu, kurio dažnių juostos plotis yra 300 Hz. Tai galima padaryti pirmiausia įrašant jį į magnetinę juostelę ir atkuriant perdavimo metu 10 kartų mažesniu nei įrašymo greitis. Tokiu atveju visi pradinio signalo dažniai sumažės 10 kartų, o perdavimo laikas padidės tiek pat. Gautą signalą taip pat reikės įrašyti į magnetinę juostą. Tada atkuriant jį 10 kartų didesniu greičiu, bus galima atkurti pradinį signalą.

Panašiai galima per trumpą laiką perduoti ilgalaikį signalą, jei kanalo dažnių juostos plotis yra platesnis už signalo spektrą.

Kanaluose su papildomais nesusijusiais trukdžiais

kur P c ir P p yra atitinkamai signalo ir trukdžių galios. Perduodant elektrinius signalus, santykis

gali būti laikomas signalo kvantavimo lygių skaičiumi, užtikrinančiu perdavimą be klaidų. Iš tiesų, pasirinkus kvantavimo žingsnį, bet kokio lygio signalas negali būti supainiotas su gretimo lygio signalu dėl trukdžių įtakos. Jei dabar įsivaizduosime signalą kaip momentinių reikšmių rinkinį, paimtą pagal V. A. teoremą. Kotelnikovas tarpais D t= ,

tada kiekvienu iš šių laiko momentų jis atitiks vieną iš lygių, t.y. gali turėti vieną iš P vienodai tikėtinos reikšmės, o tai atitinka entropiją

Priėmusiam įrenginiui užregistravus vieną iš lygių fiksuotu laiko momentu, entropija (a posteriori) bus lygi 0, o informacijos kvantas (informacijos kiekis, perduodamas tam tikru laiko momentu)

Kadangi perduodamas visas signalas N= 2 F c T su kvantais, tada jame esančios informacijos kiekis

tiesiogiai proporcingas signalo garsumui. Norint perduoti šią informaciją laiku Tk, būtina užtikrinti perdavimo greitį

Jei signalas ir kanalas yra nuoseklūs ir T c = T c; F c = F k, tada

Tai K. Šenono maksimalios kanalo talpos formulė.Ji nustato Maksimalus greitis informacijos perdavimas be klaidų. Prie T c< T к скорость может быть меньшей, а при Т с >Galimos klaidos.

Apriboti priklausomybę pralaidumo kanalas nuo signalo ir triukšmo santykio kelioms pralaidumo reikšmėms parodytas Fig. 177. Šios priklausomybės pobūdis skiriasi dideliems ir mažiems santykiams

tie. Kanalo talpos priklausomybė nuo signalo/triukšmo santykio yra logaritminė.

Jei „1, tai nepaisant to, kad R p » R c, perdavimas be klaidų vis tiek įmanomas, tačiau labai mažu greičiu. Šiuo atveju išplėtimas galioja

kurioje galime apsiriboti pirmuoju terminu. Atsižvelgdami į tai, kad log e = 1,443, gauname

Taigi, esant mažiems signalo ir triukšmo santykiams, pralaidumo priklausomybė nuo signalo ir triukšmo santykio yra tiesinė.

Pralaidumo priklausomybė nuo kanalo pralaidumo realiose sistemose yra sudėtingesnė nei tiesiog linijinė. Triukšmo trukdžių galia priimančiojo įrenginio įėjime priklauso nuo kanalo pralaidumo. Jei trukdžių spektras yra vienodas, tada

čia G – trukdžių spektrinės galios tankis, t.y. trukdžių galia dažnių juostos vienetui. Tada

Jei atsižvelgsime, signalo galia gali būti išreikšta tuo pačiu spektriniu tankiu lygiavertis dažnių juosta F e:

Abi šios išraiškos puses padalinę iš F e, gauname:

Šios priklausomybės pobūdis parodytas fig. 178. Svarbu pažymėti, kad didėjant kanalo pralaidumui, jo talpa nedidėja neribotai, o siekia tam tikrą ribą. Tai paaiškinama padidėjusiu triukšmu kanale ir signalo ir triukšmo santykio pablogėjimu priėmimo įrenginio įvestyje. Ribą, iki kurios c linksta didėjant Fk, galima nustatyti naudojant jau žinomą logaritminės funkcijos eilės plėtimą dideliam Fk. Tada jei

Taigi, didžiausia vertė, į kurią linksta didžiausia kanalo talpa, didėjant jo pralaidumui, yra proporcinga signalo galios ir trukdžių galios santykiui dažnių juostos vienete. Tai akivaizdžiai veda prie tokios praktinės išvados: norint padidinti maksimalų kanalo pajėgumą, reikia padidinti siųstuvo galią ir naudoti priėmimo įrenginį su minimaliu triukšmo lygiu įėjime.

Kartu su efektyvumu antras pagal svarbą ryšio sistemos kokybės rodiklis yra atsparumas triukšmui. Perduodant matavimo informaciją analogine forma, ji vertinama pagal gaunamo signalo nuokrypį nuo siunčiamo. Diskrečiųjų ryšio kanalų atsparumas triukšmui pasižymi klaidos tikimybė Rosh (klaidingai gautų simbolių skaičiaus ir bendro perduotų simbolių skaičiaus santykis) ir yra susijęs su juo priklausomybe

Jei, pavyzdžiui, Рosh = 10 -5, tada æ = 5; jei Rosh = 10 -6, tada æ = 6.

Veiksmingas būdas padidina atsparumą triukšmui perduodant matavimo informaciją analogine forma ir nesusiję trukdžiai kaupimas. Signalas perduodamas keletą kartų ir nuosekliai pridedant visas gautas realizacijas, jo reikšmės atitinkamu laiku yra sumuojamos, o trikdžiai šiais laikais, būdami atsitiktiniai, iš dalies kompensuojami. Dėl to padidėja signalo ir triukšmo santykis ir padidėja atsparumas triukšmui. Panašiai kaupimo idėja įgyvendinama perduodant matavimo informaciją atskiru kanalu.

83 pavyzdys. Tegul trukdžių pobūdis yra toks, kad jį būtų galima supainioti su signalu (ty 0 gali būti supainiotas su 1). Perduodant Baudot kodu, kombinacija 01001 gaunama tris kartus tokia forma:

Jei sumatorius yra įrenginys, kuris neveikia, kai stulpelyje pasirodo bent vienas nulis, tada derinys bus priimtas teisingai, jei kiekvienas nulis bent kartą buvo priimtas teisingai.

Jei vieno perdavimo metu nepriklausomų klaidų tikimybė žymima Posh, tada po N- Jei perdavimas kartojamas kelis kartus, jis bus lygus Rosh. Todėl atsparumas triukšmui po N retransliacijos

kur æ - Triukšmo atsparumas vieno perdavimo metu. Taigi, triukšmo atsparumas kaupimosi metu padidėja pakartojimų skaičiumi.

Vienas iš būdų padidinti atsparumą triukšmui taip pat yra taisymo kodų taikymas.

Triukšmo atsparumo didinimas pasiekiamas didinant dubliavimą ir apskritai didinant signalo garsumą naudojant tą patį matavimo informacijos kiekį. Tokiu atveju turi būti išlaikyta signalo suderinimo su kanalu sąlyga. Jei ši sąlyga įvykdoma ir T c = T k; Н с = Н к matavimo informacijos perdavimas naudojant amplitudės moduliuotus aukšto dažnio virpesius yra atsparesnis triukšmui nei tiesioginis signalo perdavimas, nes, pavyzdžiui, tono moduliacijos atveju jis užima du kartus dažnių juostą. Savo ruožtu gilaus dažnio arba fazės moduliacijos naudojimas dėl spektro išplėtimo dar labiau padidina ryšio sistemos atsparumą triukšmui. Šia prasme perspektyvu nenaudoti paprastas tai signalizuoja

F c T c ≈ 1,

A kompleksas, kuriam

Tai apima impulsinius signalus su aukšto dažnio užpildymu ir dažnio moduliavimu arba nešlio virpesių fazės poslinkiu ir kt.

Ryšio sistemų efektyvumo ir atsparumo triukšmui reikalavimai yra prieštaringi. Jie skatina, viena vertus, mažinti, kita vertus, didinti signalo garsumą, nepažeidžiant jo derinimo su kanalu sąlygų ir nekeičiant jame esančios informacijos kiekio. Šių reikalavimų tenkinimas apima optimalių techninių sprendimų sintezę.

Signalas - fizinis procesas, rodantis pranešimą. IN technines sistemas dažniausiai naudojamas elektriniai signalai. Signalai paprastai yra laiko funkcijos.

1. Signalų klasifikacija

Signalai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus:

1. Nuolatinis ( analoginiai) – signalai, kurie apibūdinami nuolatinėmis laiko funkcijomis, t.y. apibrėžimo intervale paimkite nuolatinį reikšmių rinkinį. Diskretus - apibūdinamos diskrečiomis laiko funkcijomis t.y. apibrėžimo intervale paimkite baigtinį reikšmių rinkinį.

Deterministinis - signalai, kurie apibūdinami deterministinėmis laiko funkcijomis, t.y. kurių vertės nustatomos bet kuriuo momentu. Atsitiktinis - apibūdinamos atsitiktinėmis laiko funkcijomis, t.y. kurio reikšmė bet kuriuo metu yra atsitiktinis dydis. Atsitiktiniai procesai (RP) gali būti skirstomi į stacionarius, nestacionarius, ergodinius ir neergodinius, taip pat Gauso, Markovo ir kt.

3. Periodinis - signalai, kurių reikšmės kartojasi intervalais, lygiais periodui

x (t) = x (t+nT), Kur n= 1,2,...,¥; T- laikotarpį.

4. Priežastinis - signalai, kurie turi pradžią laike.

5. Baigtinis - baigtinės trukmės signalai, lygūs nuliui už aptikimo intervalo ribų.

6. Darnus - signalai, kurie sutampa visuose apibrėžimo taškuose.

7. Stačiakampis - signalai, priešingi nuosekliems.

2. Signalo charakteristikos

1. Signalo trukmė ( perdavimo laikas) T s- laiko intervalas, per kurį egzistuoja signalas.

2. Spektro plotis Fc- dažnių diapazonas, kuriame sutelkta pagrindinė signalo galia.

3. Signalo bazė - signalo spektro pločio ir jo trukmės sandauga.

4. Dinaminis diapazonas Dc- santykio logaritmas maksimali galia signalas - Pmax iki minimumo - Pmin(minimalus triukšmo lygio skirtumas):

D c = log (P max / P min).

Išraiškose, kuriose galima naudoti logaritmus su bet kokia baze, logaritmo bazė nenurodoma.

Paprastai logaritmo pagrindas nustato matavimo vienetą (pavyzdžiui: dešimtainis – [Bel], natūralusis – [Neper]).

5. Signalo garsumas yra nulemtas santykio V c = T c F c D c .

6. Energetinės charakteristikos: momentinė galia - P(t); vidutinė galia - P vid ir energija - E.Šias charakteristikas lemia santykiai:

P(t) =x 2 (t); ; (1)

Kur T =t max -tmin.

3. Atsitiktinių signalų matematiniai modeliai

Deterministinis, t.y. iš anksto žinomame pranešime nėra informacijos, nes gavėjas iš anksto žino, koks bus siunčiamas signalas. Todėl signalai yra statistinio pobūdžio.

Atsitiktinis (stochastinis, tikimybinis) procesas yra procesas, apibūdinamas atsitiktinėmis laiko funkcijomis.

Atsitiktinis procesas X(t) gali būti pavaizduotas neatsitiktinių laiko funkcijų visuma xi(t), vadinamos realizacijomis arba pavyzdžiais (žr. 1 pav.).

1 pav. Atsitiktinio proceso įgyvendinimai X(t)

Visa statistinė atsitiktinio proceso charakteristika yra n- matmenų paskirstymo funkcija: F n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), arba tikimybės tankis f n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n).

Daugiamačių įstatymų naudojimas yra susijęs su tam tikrais sunkumais,

Pasiskirstymo dėsniai yra išsamios atsitiktinio proceso charakteristikos, tačiau atsitiktinius procesus galima visiškai apibūdinti naudojant vadinamąsias skaitines charakteristikas (pradinius, centrinius ir mišrius momentus). Dažniausiai naudojamos charakteristikos yra šios: tikėtina vertė(pirmojo užsakymo pradžios momentas)

vidutinis kvadratas (antros eilės pradinis momentas)

dispersija (antros eilės centrinis momentas)

koreliacijos funkcija, kuri lygi atsitiktinio proceso atitinkamų atkarpų koreliacijos momentui

Šiuo atveju galioja toks ryšys:

Stacionarūs procesai - procesai, kurių skaitinės charakteristikos nepriklauso nuo laiko.

Ergodiniai procesai - procesas, kurio metu vidurkio ir aibės rezultatai sutampa.

Gauso procesai - procesai su normaliu paskirstymo įstatymu:

Šis dėsnis vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį signalo perdavimo teorijoje, nes dauguma trukdžių yra normalūs.

Pagal centrinę ribinę teoremą dauguma atsitiktinių procesų yra Gauso.

M Arkovo procesas - atsitiktinis procesas, kurio metu kiekvienos paskesnės reikšmės tikimybę lemia tik viena ankstesnė reikšmė.

4. Analitinio signalų aprašymo formos

Signalai gali būti pateikiami laiko, operatorių arba dažnių srityje, kurių ryšys nustatomas naudojant Furjė ir Laplaso transformacijas (žr. 2 pav.).

Laplaso transformacija:

Furjė transformacijos:

2 pav. Signalo atvaizdavimo sritys

Šiuo atveju galima naudoti įvairias signalo vaizdavimo formas funkcijų, vektorių, matricų, geometrinių ir kt.

Aprašant atsitiktinius procesus laiko srityje, naudojama vadinamoji atsitiktinių procesų koreliacijos teorija, o aprašant dažnių srityje – atsitiktinių procesų spektrinė teorija.

Atsižvelgiant į funkcijų paritetą

galime rašyti posakius už koreliacijos funkcija R x (t) ir energijos spektras ( spektrinis tankis) atsitiktinis procesas S x (w), kurios yra susijusios su Furjė transformacija arba Vynerio-Chinchin formulėmis

5. Geometrinis signalų atvaizdavimas ir jų charakteristikos

Bet koks n- skaičiai gali būti pavaizduoti kaip taškas (vektorius) in n-dimensinė erdvė, nutolusi nuo pradžios per atstumą D,

Kur . ( 13)

Signalo trukmė T s ir spektro plotis F su, pagal Kotelnikovo teoremą nustatoma N pavyzdžiai, kur N = 2F c T c.

Šis signalas gali būti pavaizduotas tašku n-matės erdvėje arba vektoriumi, jungiančiu šį tašką su pradžia.

Šio vektoriaus ilgis (norma) yra:

Kur x i =x (nDt) – signalo vertė tuo metu t = n.Dt.

Tarkim: X- perduodamas pranešimas ir Y– priimtas. Be to, jie gali būti pavaizduoti vektoriais (3 pav.).

X1, Y1

0 a1 a2 x 1 y1

3 pav. Geometrinis vaizdavimas signalus

Apibrėžkime geometrinio ir fizinio signalų vaizdavimo ryšius. Dėl kampo tarp vektorių X Ir Y galima užsirašyti

cosg =cos (a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2+nuodėmėa 1nuodėmėa 2 =

Signalo koordinavimas su ryšio kanalu būtinas norint padidinti matavimo informacijos perdavimo greitį be nuostolių ir iškraipymų esant trukdžiams.

Vežėjo pasirinkimas yra pirmas žingsnis suderinant signalą su kanalu. Matavimo informacijos nešėjai gali būti: elektros srovė, šviesos spindulys, garso virpesiai, radijo bangos ir kt.

Bendrosios komunikacijos kanalo charakteristikos yra:

¾ laiko T k, kurio metu suteikiamas kanalas matavimo informacijai perduoti;

¾ pralaidumo Fį kanalą;

¾ dinaminis diapazonas N k yra leistinos galios santykis ( R s+ R n) kanale į trukdžių galią R n kanale, išreikštas decibelais.

Čia R Su, R p – signalo ir trukdžių galia.

Darbas V k = Tį * Fį * N k - skambino kanalo talpa.

Apibendrintos signalo charakteristikos yra:

¾ laiko T s, kurio metu perduodama matavimo informacija;

¾ spektro plotis F Su;

¾ dinaminis diapazonas N c yra decibelais išreikštas santykis didžiausias signalo stiprumas mažiausiai galia, kurią reikia skirti nuo nulio esant tam tikrai perdavimo kokybei.

Darbas V c = T Su * F Su * N s – skambino signalo talpa.

Sąlyga signalui suderinti su kanalu, užtikrinančiu matavimo informacijos perdavimą be nuostolių ir iškraipymų esant trukdžiams, yra nelygybės išsipildymas:

V c £ VĮ

Paprasčiausiu atveju ši nelygybė galioja, kai:

T c £ TĮ

F c £ FĮ

H c £ Hį,

tie. kai signalo garsumas visiškai „telpa“ į kanalo talpą.

Tačiau signalo suderinimo su kanalu sąlyga gali būti patenkinta net tada, kai netenkinamos kai kurios (bet ne visos) paskutinės nelygybės. Šiuo atveju reikia vadinamųjų mainų sandoriai, kuriame yra tam tikras signalo trukmės „keitimas“ į jo spektro plotį arba spektro plotį į signalo dinaminį diapazoną ir pan.

67. Diagnostinio objekto tikrinimo programų optimizavimo metodai. Laiko-tikimybės metodas. Pusės padalijimo metodas (du įgyvendinimo atvejai). Kombinuotas metodas.

Laiko ir tikimybės metodas:

– naudojamas, jei žinomas laikas, reikalingas atskiriems sistemos mazgams patikrinti, ir gedimų tikimybė šiuose mazguose įvertinta santykinio šių mazgų gedimų dažnio forma.

Siekiant sumažinti gedimo radimo laiką, tikrinami mazgai (ir bendresniu atveju, galimos priežastys gedimai) išdėstyti didėjančio santykio tvarka T i / P i, Kur T i– prieinamumo patikrinimo laikas i– mazgo gedimo priežastis arba i – mazgo gedimo priežastis; P i- tikimybė i– i – mazgo gedimo ar gedimo priežastis;

Patikrinimai leidžia šio santykio didėjimo tvarka (didelė P i ir mažas T i), t.y. pradedant nuo labiausiai tikėtinų gedimų priežasčių. (Tokiu būdu sumažinamas minimalus reikiamas paieškos procedūrų skaičius, o tai reiškia, kad sutrumpėja diagnostikos laikas).

Laiko ir tikimybės metodo trūkumai:

Poreikis turėti a priori informaciją apie atskirų gedimų tikimybę;

Greitai aptinkami tik dažniausiai pasitaikantys gedimai, o mažai tikėtinų gedimų paieška sugaišta daug laiko;

Į informaciją, gautą tikrinant kiekvieną mazgą, tikrinant kitus mazgus neatsižvelgiama, nes daroma prielaida, kad visi mazgai veikia nepriklausomai vienas nuo kito.

Pusės padalijimo metodas”:

Naudojamas tikrinant nešakotas(!) grandinės! Šis metodas taip pat naudojamas tais atvejais, kai visų sistemos mazgų gedimo tikimybė yra tas pats, t.y. P i = konst , ir tais atvejais, kai ši sąlyga neįvykdyta, t.y. P i konst .

A) VykstaP i = konst

Nuosekli sistemos mazgų grandinė skirstoma pakaitomis į vienodas mazgų skaičius, be to, pirmoji patikra atliekama visos grandinės viduryje, o kiekviena paskesnė – likusios grandinės dalies viduryje.

Jei mazgų skaičius likusioje grandinės dalyje nelyginis, tada patikrinimas atliekamas tam tikru minimaliu įmanomu atstumu nuo vidurio.

Pavyzdžiui, sistemą sudaro 8 mazgai:

1 patikrinimas– atliekama tarp 4 ir 5 mazgų, t.y. sistema suskaidoma į dalis ir išbandoma jo pirmoji dalis, susidedantis iš 1-4 mazgų.

Jei atlikus patikrinimą paaiškėja, kad pirmoji sistemos dalis (mazgai 1–4) veikia, pereikite prie antrojo patikrinimo, kurio metu reikia ieškoti gedimo tarp pirmosios sistemos pusės mazgų. antroji dalis, t.y. tarp mazgų 5.6.

Jei pirmasis patikrinimas duoda rezultatą “ sutrikimas“, tada jis patikrinamas pirmosios dalies pirmoji pusė, t.y. mazgai 1,2 ir kt.

Šis metodas duoda tas patsčekių skaičius, nepriklausomai nuo vietos sugedęs elementas. Pavyzdžiui, nagrinėjamame pavyzdyje patikrinimų skaičius, skirtas apskaičiuoti vienintelį (paskutinį) mazgą, visada yra lygus 3. Jei reikia patikrinti paskutinį mazgą, kad būtų paaiškinta, tai čia patikrinimų skaičius yra 3+1=4.

O jei patikroms būtų naudojamas „laiko-tikimybės“ metodas, tai geriausiu atveju būtų 1 čekis, o blogiausiu – visi 8 patikrinimai. Tie. „Padalijimo per pusę“ metodas yra efektyvesnis (su P i = konst).

b) BylaP i konst .

Sistemos mazgų grandinė nėra padalinta į vienodą skaičių mazgų, ir lygiomis gedimų tikimybėmis.

Dėl šis pavyzdys patikrinimų skaičius geriausiu atveju yra 2 (kai sugedęs 1 blokas), o blogiausiu – 4 (kai sugedęs 6 blokas). O jei būtų naudojamas „laiko-tikimybės“ metodas, tai geriausiu atveju užtektų 1 patikrinimo, o blogiausiu – visų 8 patikrinimų.

Taigi šiuo atveju „perdalinimo“ metodas yra veiksmingesnis.

Kombinuotas metodas:

Tais atvejais, kai yra žinomos atskirų sistemos mazgų patikrinimo laikas ir mazgo gedimo tikimybių reikšmės, tačiau nepriklausomos veiklos prielaidos negali būti naudojamos visi mazgai, kaip buvo daroma taikant „laiko-tikimybės“ metodą, tada naudojamas šio metodo ir „pusės skaidinio“ metodo derinys.

Šis metodas vadinamas " sujungti“ Jame daroma prielaida, kad „pusės padalijimo“ metodas laikomas pagrindu ir tuo pačiu atsižvelgiama į gedimų tikimybę. P i konst ir individualių patikrinimų sudėtingumą T i, t.y. požiūris T i / P i , o grandinė skaidoma remiantis vertybių lygybe šis santykis!

Kombinuotas metodas leidžia sumažinti būtinų patikrinimų skaičių.

Be išvardytų 4 diagnozuotų sistemų patikrinimo metodų, naudojami keli kiti metodai, pavyzdžiui, žaidimo teoriją naudojantys metodai, ypač minimalus metodas (sumažinantis didžiausius operatoriaus nuostolius, o tai reiškia, kad pailgėja laikas surasti gedimas) ir kiti metodai.

Dauguma šių metodų yra sunkiai įgyvendinami, todėl sudėtingų techninių objektų STD yra pagrįstas kompiuterio, turinčio pakankamai atminties ir didelės spartos, naudojimu.

Ryšio kanalas yra techninių priemonių ir fizinės aplinkos visuma, galinti perduoti siunčiamus signalus, užtikrinanti pranešimų perdavimą iš informacijos šaltinio gavėjui.

Šaltinio koduotuvas turi pateikti tokią šaltinio pranešimų transformaciją, kurioje jo išvestyje esantys signalai turėtų minimalų dubliavimą ir leistų perdavimo greitį priartinti prie maksimalios galimos reikšmės, tai yra kanalo talpos. Tačiau kadangi tikruose kanaluose trikdžiai yra neišvengiami, norint su jais kovoti, būtina papildomai įdiegti kanalo kodavimo įrenginį, kuris užtikrina gaunamų pranešimų perkodavimą, siekiant padidinti pranešimų atsparumą triukšmui. Ryšio linijų (kanalo) išvestyje turi būti įtaisas atvirkštiniam konvertavimui ( dekodavimas ) signalai, gauti iš ryšio linijų – kanalų dekoderis , po kurio turi būti įrengtas įrenginys signalams iš šaltinio dekoduoti - šaltinio dekoderis .

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kokiuose yra duomenų perdavimo kanalų elementai informaciniai tinklai yra pagrindiniai?

2. Kas yra duomenų galinė įranga ir kam ji naudojama?

3. Kas yra duomenų perdavimo terpė?

4. Kokia duomenų perdavimo įrangos paskirtis?

5. Kokia yra tinklo tarpinės įrangos paskirtis?

6. Kokius ryšio kanalus pagal perdavimo terpės tipą žinote?

7. Kokie rodikliai apibūdina komunikacijos kanalus?

8. Kas lemia ryšio kanalo prijungimo patogumą?

9. Kas lemia ryšio kanalo pralaidumą?

10. Kas apibūdina duomenų perdavimo konfidencialumą?

Pagrindinės komunikacijos kanalų savybės

Paskaitos tikslas – ištirti pagrindines komunikacijos kanalų charakteristikas.

Paskaitos tikslai:

Naršyti

Išstudijuokite komunikacijos kanalų tipus ir pagrindines charakteristikas.

Paskaitoje nagrinėjamos problemos:

2. Ryšio kanalų rūšys, pagrindinės charakteristikos.

Pagrindiniai duomenų perdavimo kanalų elementai informaciniuose tinkluose yra:

Duomenų terminalo įranga (DTE), kuris yra informacijos blokas, paruošiantis duomenis, skirtus perduoti kanalu, ir vienu atveju tarnauja kaip duomenų šaltinis, kitu – kaip imtuvas.

Duomenų perdavimo terpė (SPD), tai yra bet kokia fizinė laikmena, galinti perduoti informaciją naudodama atitinkamus signalus. Gali reikšti elektros arba optinį kabelį arba atvirą erdvę (fizinę).

Duomenų perdavimo įranga (ADF), kuri vadinama duomenų perdavimo užbaigimo įranga. Atstovauja įrangą, kuri tiesiogiai jungia duomenų galinį įrenginį su duomenų perdavimo terpe, kuri yra kraštinė duomenų perdavimo įranga. Duomenų perdavimo įranga apima modemus, tinklo adapteriai ir taip toliau.

4. Tinklo tarpinė įranga (POS) yra tolimojo ryšio linijose naudojama įranga, leidžianti išspręsti šias problemas:

Signalo kokybės gerinimas;

Ryšio kanalo struktūros tarp gretimų tinklo mazgų pastovumo užtikrinimas

(multiplekseriai, kartotuvai, vertėjai ir kt.)

Vadinamas pilnos duomenų įrangos (DTE) ir duomenų perdavimo įrangos (DTE) rinkinys stotis.

Kanalai paprastai skirstomi į nuolatinius ir atskirus.

Bendriausiu atveju kiekvienas atskiras kanalas kaip komponentas apima ištisinį kanalą.

Jeigu galima nepaisyti trukdančių veiksnių įtakos pranešimų perdavimui kanale, tai toks idealizuotas kanalas vadinamas kanalas be trukdžių . Tokiame kanale kiekvienas pranešimas įvestyje unikaliai atitiko konkretų pranešimą išvestyje ir atvirkščiai.

Jei negalima nepaisyti trukdžių įtakos kanale, tada kanalą esant trukdžiams.

Pagal kanalo modelis reiškia matematinį kanalo aprašymą, leidžiantį įvertinti jo charakteristikas, naudojamą kuriant ryšio sistemas neatliekant eksperimentinių tyrimų.

Kanalas, kuriame tikimybė atpažinti pirmąjį signalą su antruoju ir antrojo su pirmuoju yra vienoda, vadinamas simetriškas .

Kanalas su trynimu yra kanalas, kurio signalų abėcėlė įėjime skiriasi nuo signalų abėcėlės išėjime.

Atsiliepimų kanalas vadinamas papildomu grąžinimo kanalu, įtrauktu į SPD, siekiant padidinti perdavimo patikimumą.

Svarstomas komunikacijos kanalas duota, jei žinomi pranešimo duomenys jo įvestyje, taip pat apribojimai, kuriuos įvesties pranešimams nustato kanalų fizinės savybės.

Informacijos perdavimo kanalams charakteristika vadinama informacijos perdavimo kanalais greitis, kuri apibūdina vidutinį informacijos kiekį, kurį galima perduoti ryšio kanalu per laiko vienetą.

Ryšio kanalams apibūdinti gali būti naudojami du perdavimo greičio sąvokos variantai:

– techninis perdavimo greitis (manipuliavimo greitis), apibūdinamas elementarių signalų, perduodamų kanalu per laiko vienetą, skaičiumi. Tai priklauso nuo ryšio linijų savybių ir kanalo įrangos greičio. Techninio greičio matavimo vienetas yra 1 Baud = 1 simbolis/1 sek.

– informacijos perdavimo greitis nustatomas pagal vidutinį per laiko vienetą perduodamos informacijos kiekį. Šis greitis priklauso tiek nuo duoto kanalo charakteristikų, tiek nuo naudojamų signalų charakteristikų [bit/s];

Vadinamas vidutinis pranešimo šaltinio pagamintos informacijos kiekis per laiko vienetą šaltinio našumas.

Ryšio kanalo talpa yra didžiausias informacijos perdavimo šiuo kanalu greitis, pasiekiamas pažangiausiais informacijos perdavimo ir priėmimo metodais.

Pralaidumas, kaip ir informacijos perdavimo greitis, matuojamas per laiko vienetą perduodamos informacijos kiekiu.

IN telekomunikacijų sistemos (TCS) Plačiausiai naudojami komunikacijos kanalų tipai:

Paprasti ryšio kanalai (CS) reiškia tokį keitimosi informacija tarp siųstuvo ir imtuvo atvaizdavimą, kai pranešimai perduodami tik viena kryptimi viena ryšio linija (kanalu). Šis kanalas vadinamas paprastasis arba neabipusės sistemos .

Pusiau dvipusio ryšio kanalai (darbo režimai) šiuo atveju 2 ryšio mazgai yra sujungti vienu ryšio kanalu (ryšio linija), tačiau šiuo kanalu informacija perduodama pakaitomis (pakaitomis) priešingomis kryptimis – taip organizuojamas darbo režimas.

Dvipusio ryšio kanalas daroma prielaida, kad du ryšio mazgai vienu metu yra sujungti dviem kanalais (pirmyn ir atgal), kuriais informacija vienu metu perduodama priešingomis kryptimis.

Paprastas kūno ir radijo tinkluose naudojamo ryšio kanalo tipas.

Pusiau dvipusis Metodas naudojamas informacijos-nuorodų ir užklausų-atsakymų sistemose.

Dvipusis Ryšio kanalas naudojamas sistemose su POS ir IOS.

Telekomunikacijų sistemose per perdavimo trukmę skiriami dedikuoti (neperjungiami) ir komutuojami ryšio kanalai.

IN tam skirti komunikacijos kanalai Ryšio mazgų priėmimo ir perdavimo įranga yra nuolat sujungta viena su kita. Tai užtikrina aukštą prieinamumo laipsnį, daugiau aukštos kokybės perdavimas (ryšiai) ir palaikymas dideliems srautams.

Dėl santykinai didesnių tinklų eksploatavimo su dedikuotais ryšio kanalais sąnaudų jų pelningumas pasiekiamas, kai ryšio kanalai yra pakankamai pilnai apkrauti.

Perjungti ryšio kanalai organizuojami tik tam tikro fiksuoto informacijos kiekio perdavimo trukmei. Tokie kanalai pasižymi dideliu lankstumu ir santykinai mažomis sąnaudomis (su mažu srautu).

Duomenų perdavimo sistemos (DTS) be grįžtamojo ryšio kanalo iš esmės leidžia pasiekti pageidaujamą informacijos perdavimo tikslumą naudojant tinkamus taisymo kodus. Norimo patikimumo užtikrinimo kaina yra ženkliai padidintas derinių ilgis, taip pat reikšminga įrangos komplikacija.

Trūkumas sistemos be grįžtamojo ryšio taip pat yra tai šaltinis negauna jokio patvirtinimo, kaip informacija buvo gauta pas gavėją. Todėl tokios sistemos kelia labai aukštus reikalavimus naudojamos įrangos patikimumui. Remiantis tuo, sistemos be grįžtamojo ryšio pirmiausia naudojamos tada, kai kai neįmanoma organizuoti grįžtamojo ryšio kanalo arba informacijos perdavimo vėlavimai yra nepriimtini. Dėl šių aplinkybių sistemos su Atsiliepimas(adaptyvusis valdymas), kuriame perdavimo patikimumas didinamas aptikus klaidas priimančiojoje pusėje ir kartojant tik neteisingai gautas kodų kombinacijas. Tokiu atveju perteklius bus minimalus, jei nebus klaidų, ir padidės, kai jų skaičius didėja. Sistemos su grįžtamuoju ryšiu, priklausomai nuo grįžtamojo ryšio organizavimo būdo, skirstomos į sistemas su grįžtamuoju ryšiu ir su lemiamu grįžtamuoju ryšiu.

Signalą galima apibūdinti įvairiais parametrais. Paprastai tariant, tokių parametrų yra labai daug, tačiau problemoms, kurias tenka spręsti praktiškai, reikšminga tik nedidelė jų dalis. Pavyzdžiui, renkantis proceso valdymo instrumentą, gali prireikti žinių apie signalo sklaidą; jei signalas naudojamas valdymui, jo galia yra būtina ir pan. Svarstomi trys pagrindiniai signalo parametrai, kurie yra būtini informacijai perduoti kanalu. Pirmas svarbus parametras yra signalo perdavimo laikas T s. Antroji savybė, į kurią reikia atsižvelgti, yra galia P su signalas, perduodamas kanalu su tam tikru trukdžių lygiu Pz. Kuo didesnė vertė P su palyginti su Pz, tuo mažesnė klaidingo priėmimo tikimybė. Taigi interesų santykis yra P s / P z . Patogu naudoti šio santykio logaritmą, vadinamą signalo pertekliumi per triukšmą:

Trečias svarbus parametras yra dažnių spektras Fx. Šie trys parametrai leidžia pavaizduoti bet kokį signalą trimatėje erdvėje su koordinatėmis L, T, F gretasienio su tūriu pavidalu T x F x L x. Šis produktas vadinamas signalo garsumu ir žymimas V x

Informacijos kanalą taip pat galima apibūdinti trimis atitinkamais parametrais: kanalo naudojimo laikas T k, kanalo perduodamų dažnių juostos plotis F k, ir kanalo dinaminis diapazonas Dk charakterizuojantis jo gebėjimą perduoti skirtingus signalo lygius.

Didumas

vadinama kanalo talpa.

Neiškraipytas signalų perdavimas įmanomas tik tuo atveju, jei signalo garsumas „telpa“ į kanalo talpą.

Vadinasi, bendrą signalo suderinimo su informacijos perdavimo kanalu sąlygą lemia ryšys

Tačiau santykis išreiškia būtinąjį, bet nepakankama būklė signalo suderinimas su kanalu. Pakankama sąlyga yra susitarimas dėl visų parametrų:

Informacijos kanalui naudojamos šios sąvokos: informacijos įvesties greitis, informacijos perdavimo greitis ir kanalo talpa.

Pagal informacijos įvedimo greitis (informacijos srautas) I(X) supranta vidutinį informacijos kiekį, įvedamą iš pranešimo šaltinio į informacijos kanalą per laiko vienetą. Šią pranešimo šaltinio charakteristiką lemia tik pranešimų statistinės savybės.

Informacijos perdavimo greitis I(Z,Y) – vidutinis kanalu perduodamos informacijos kiekis per laiko vienetą. Tai priklauso nuo statistinių savybių perduodamas signalas ir apie kanalo savybes.

Pralaidumas C yra didžiausia teoriškai pasiekiama informacijos perdavimo sparta tam tikram kanalui. Tai yra kanalo charakteristika ir nepriklauso nuo signalo statistikos.

Norint efektyviausiai išnaudoti informacijos kanalą, būtina imtis priemonių, kad informacijos perdavimo greitis būtų kuo artimesnis kanalo talpai. Tuo pačiu metu informacijos įvesties greitis neturėtų viršyti kanalo talpos, kitaip kanalu nebus perduodama visa informacija.

Tai yra pagrindinė dinamiško pranešimo šaltinio ir informacijos kanalo koordinavimo sąlyga.

Vienas iš pagrindinių informacijos perdavimo teorijos klausimų yra informacijos perdavimo greičio ir talpos priklausomybės nuo kanalo parametrų ir signalų bei trukdžių charakteristikų nustatymas. Šiuos klausimus pirmasis giliai išnagrinėjo K. Šenonas.