Курсовая к (Сети связи и ЭВМ)

22

М осковский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана

Кафедра ИУ5

Дисциплина

«Архитектура АСОУ»

Отчет

по теме индивидуального задания

«Связь в АСОИУ»

Выполнил студент

гр ИУ5-31

Черненькая И. С.

Оценка ________ Принял доцент к.т.н.

________ Шук В.П.

«__» __________

Москва - 2009 г

Реферат

на тему «Сети связи и ЭВМ»

Данной теме посвящена книга [2]. В ней рассмотрен вопрос связи в автоматизированных системах обработки информации и управления.

Научно - техническая революция, происходившая во второй половине XX века, стала возможной только тогда, когда человек получил в свое распоряжение новое мощное средство обработки информации – быстродействующие электронные вычислительные машины (ЭВМ).

Сегодня ЭВМ «понимает» только последовательности двоичных импульсов и поэтому для «разговора» с ней у нас должно быть специальное устройство – электрическая пишущая машинка, телеграфный аппарат с клавиатурой или какое – либо устройство с магнитной или бумажной лентой. И хотя современные ЭВМ могут иногда отвечать вам голосом (этому их уже научили), в большинстве случаев для приема информации также требуется специальные печатающие или записывающие устройства или телевизионные экраны.

Одним из следствий развивающей научно – техническую революцию является интеграция средств доставки и переработки информации в единую информационную систему, обслуживающую се отрасли народного хозяйства и население. Теория и опыт показывают, что средства передачи информации и ЭВМ используются тем эффективнее, чем больше потребителей они обслуживают, чем большие потоки информации объединяются в общий поток. Создание больших вычислительных центров, оснащенных мощными ЭВМ и соединенных разветвленной сетью каналов связи между собой и с потребителями, позволит значительно уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с сетями мелких ВЦ. Кроме этого, этот позволит сосредоточить специалистов по проектированию, программированию и эксплуатации. С другой стороны, такая сеть будет обладать большой живучестью и надежностью, так как в случае выхода из строя или перегрузки одной ЭВМ ее функции смогут выполнить другие. А если потребуется быстрое решение задачи, то машина – диспетчер, управляющая сетью, сможет распределить работу между разными ВЦ, и они будут решать задачу параллельно, все время, обмениваясь сведениями о ходе решения.

Интенсивное создание крупных информационных сетей с несколькими вычислительными центрами и разветвленной сетью связи началось в США в 60-х годах. В это же время начались создаваться и в СССР. В 9 и 10й пятилетках должно быть создано большое число АСУ разного назначения и для разных отраслей народного хозяйства. Опыт разработки и создания таких систем позволил сделать вывод о необходимости объединения ЭВМ и средств связи на единых организационных, методологических и технических принципах.

Применение ЭВМ вызвало появление новой отрасли электросвязи, получившей название «Передача данных», причем по данным по ГОСТ 17657-72 понимается «информация», представленная в формализованном виде, предназначенная для обработки ее техническими средствами или уже обработанная ими.

Одной из особенностей системы передачи данных является большое разнообразие требований к их доставке. Прежде всего, это относится к времени реакции системы. В одних случаях реакция должна быть мгновенной, в других допускается задержка на секунды или минуты, а в третьих можно допустить получение ответа через сутки или даже несколько суток. Разнообразны также и потоки информации.

Различны также и требования к верности информации, а искажения в нее могут вноситься как при составлении сообщения тем, кто его готовит, так и в процессе передачи и обработки за счет помех в канале и машине или за счет неисправностей.

Все это приводит к тому, что для передачи данных может использоваться как существующие телефонные и телеграфные «общественные» или ведомственные сети, так и специальные каналы связи.

Вопросы уплотнения каналов связи, защиты передачи данных от помех и ошибок, концентраторов и групповых линий детально рассмотрены далее в пояснительной записке курсовой работы.

Оглавление Стр.

1. Введение…………………………………………………………………6

2. Уплотнение каналов связи…………………………..………………..7

3. Защита передачи данных от помех и ошибок...…………………11

4. Концентраторы и групповые линии………………………………...16

5. Заключение ……………………………………………………………21

6. Литература …………………………………………………………….22

1. Введение

При работе над индивидуальным заданием выдвигались следующие цели:

• углубление и расширение теоретических знаний, полученных на лекциях;

• получение первоначального опыта работы с научно-технической литературой, включая её поиск, анализ и синтез;

• практическое освоение техники грамотного изложения результатов изучения первоисточника и специальной литературы с учетом существующих норм и требований к научно-техническому тексту;

1. Уплотнение каналов связи

Для того чтобы установить соответствие между быстродействием абонентского пульта и максимальной скоростью передачи информации по каналу, существует способ – уплотнение. Иными словами, можно посылать сигналы от нескольких абонентских пультов по одному и тому же каналу связи одновременно. Очевидно в подобных случаях необходимо использовать какие – то способы разделения канала заданной емкости на несколько каналов меньшей емкости.

Метод передачи информации по нескольким каналом связи при использовании одного комплекса оборудования называют уплотнением. В многоканальной системе два или больше сигналов комбинируются таким образом, что они могут передаваться вместе как один сигнал. При приеме сигнал должен быть разделен на отдельные компоненты, из которых он был составлен на передающем конце линии.

Слово «уплотнение» или, как иногда говорят, «мультиплексирование» также употребляется, правда, в несколько ином смысле, при обработке данных. Например, мультиплексным каналом в вычислительной машине является такой канал, с помощью которого несколько внешних устройств ЭВМ могут работать одновременно. Это могут быть несколько печатающих устройств, карточные читающие устройства, подсоединенные к одному каналу, по которому одновременно перемещается передаваемая или принимаемая информация.

В общем смысле слово «мультиплексирование» означает параллельное выполнение одним комплектом оборудования нескольких различных, но похожих операций; в частности, в электросвязи это означает использование одной линии для одновременного ведения нескольких передач информации, то есть то, что называют уплотнением линий или многоканальной связью. Применение мультиплексирования во всех случаях определяется соображениями экономичности.

Проектировщику обычно представляется небольшой список типов линий и каналов, которые он может использовать в разрабатываемой системе. Как правило, известна их стоимость, частоты их работы. В выбранной для использования линии разработчик может воспользоваться двумя основными типами устройств, чтобы «расщепить» линию.

Первый тип устройств использует метод частного уплотнения, а второй – метод временного уплотнения. В первом случае вся ширина полосы пропускания разделяется на несколько меньших полос с различными частотами. Каждая из них может затем использоваться индивидуально, как если бы это был отдельный канал. Второй случай предполагает использование высокоскоростного потока бит с «перемешиванием» бит нескольких более медленных потоков. При любом методе одна линия может использоваться для одновременной передачи большого количества различных сигналов.

Создание нескольких каналов на одной линии связи обеспечивается с помощью разнесения их по частоте, времени, кодам, адресу, длине волны.

• Частотное разделение каналов (ЧРК, FDM) — разделение каналов по частоте. Каждому каналу выделяется определённый диапазон частот

• Временное разделение каналов (ВРК, TDM) — разделение каналов во времени. Каждому каналу выделяется квант времени (таймслот)

• Кодовое разделение каналов (КРК, CDMA) — разделение каналов по кодам. Каждый канал имеет свой код наложение, которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала.

• Спектральное разделение каналов (СРК, WDM) — разделение каналов по длине волны

Возможно комбинировать методы, например ЧРК+ВРК и т.п. [3]

Здесь излагаются особенности одного простого способа, применяемого в некоторых современных сверхдлинных линиях связи с частотным уплотнением. Этот способ обеспечивает передачу дополнительных речевых сообщений по этим дорогостоящим каналам. Речь идет о так называемой системе TASI.

Оборудование TASI сконструировано таким образом, чтобы обнаруживать начала речевых сообщений и передавать их в канал с точностью до миллисекунд после того, как абонент начинает говорить. При этом почти необнаруживаемых первый слог ( из – за малой величины сигнала) первый слог может потеряться. Абонент занимает канал до тех пор, пока говорит, через какой – то небольшой промежуток времени после прекращения речи канал может быть отобран у абонента, если он необходим для другого разговаривающего. Когда разговаривающих абонентов много, канал, по которому идет данный разговор, может быть «отобран» у говорящего в тот момент, когда он сделает паузу где – то в середине фразы; когда же он начинает производить последующие слова, он будут передаваться уже по другому каналу. С другой стороны, если говорящих абонентов в данное время не много, канал сохранится.

Стоимость коммутационного оборудования TASI достаточно высока, но оно дешевле, чем длинные каналы связи, на которых стараются сэкономить. Так как обеспечение нужной полосы пропускания становится все менее дорогостоящим, то нужда в оборудовании типа TASI может отпасть. Существует предположение, что временное уплотнение по всей вероятности заменит частное.

Интересен факт, что при передаче данный в реальном времени использование абонентских линий оказывается менее интенсивным, чем в случае передачи речи. Пользователь системы с разделением времени несколько «задерживает» свою линию связи тем, что он обдумывает и затем медленно нажимает на клавиши для передачи данных. В этом случае при большом количестве таких пользователей имела бы смысл некоторая форма последовательно предоставления линии отдельным пользователям и это может дать большой экономический эффект, нежели применение TASI.

1. Защита передачи данных от помех и ошибок

Из – за шумов в линиях связи и особенно импульсных шумов могут происходить искажения. Избежать появления ошибок не возможно, тем не менее, их можно обнаружить и в какой – то мере исправить.

Измерению ошибок при передаче по линиям связи посвящены многочисленные исследования. Компании связи всего мира имеют статистические данные об интенсивности или вероятности появления ошибок и их характеристиках в зависимости от типов применяемых каналов связи. При изучении этой массы данных выявляются общие закономерности появления ошибок, которые присущи однотипным линиям, даже если они расположены в различных местах.

Разработчику необходимо знать, с какой интенсивностью появляются ошибки, и с ошибками какого вида он встретится в будущей системе. Иногда такие сведений можно получить, проведя измерения в предполагаемой для использования сети. Типичным примером таких измерений является многократная передача данных, записанных на магнитную или бумажную ленту с последующим сравнением принятых данных с переданным эталоном. С помощью ЭВМ по специальной программе вычисляются статистические характеристики выявления ошибок. Однако на практике разработчики не всегда могут получить все необходимые данные по этому вопросу.

Во многих системах передачи данных крайне необходимо осуществляется контроль за ошибками. В настоящее время применяется достаточно большое количество способов коррекции ошибок, появляющихся при передаче, но в большинстве случаев число необнаруживаемых ошибок превышает число ошибок, создаваемых другими компонентами вычислительной системы.

Ошибки операторов – это другая проблема, которую, как и проблему ошибок при передаче, приходится решать при конструировании систем с прямым доступом к центральному процессору. Количество ошибок, которое приходится на долю операторов, работающих с устройством ввода – вывода в крупных системах, обычно гораздо больше числа ошибок, обусловливаемых воздействием шума или искажениями в линиях передач. Поэтому, важно чтобы при ручном вводе производился контроль за правильностью данных.

Существует большое количество способов борьбы с влиянием шумов в каналах связи. Первый из них предполагает игнорирование шума, что часто и используется в практике.

Путем использования достаточно мощных кодов с обнаружением ошибок можно обеспечить любую требуемую степень защиты от ошибок при передачах. И можно надеяться, что некоторые абонентские пульты будущего позволят гарантировать очень высокую степень защиты при приемлемой стоимости, благодаря применению больших интегральных схем для кодирования и обнаружения ошибок.

Чтобы обнаружить ошибки, в передаваемые сообщения вводится избыточность. Другими словами, при пересдаче сообщений для их кодирования используется большее число бит, нежели то, которое необходимо для кодирования самих данных. Одной из простейших и наиболее часто употребляемых форм такого кодирования является контроль по четности.

Добиться значительного снижения вероятности необнаружения ошибок можно, применив либо грубый «силовой» метод, связанный с вводом высокой степени избыточности, либо (что лучше) воспользоваться сложным методом кодирования. Однако во многих существующих системах не применяют схем, которые обеспечивали бы обнаружение ошибок с достаточно высокой гарантией, а, учитывая стоимость, принимают компромиссные решения.

Всякий раз, когда ошибки уже обнаружены, возникает вопрос: что же должна делать система с ошибками? Вообще желательно, чтобы в системе была предусмотрена возможность произвести какую – то автоматическую коррекцию, что обходится обычно дешевле, чем использование оператора в подобных целях. Однако в некоторых системах передачи данных коррекция возлагается на человека.

Автоматическая коррекция может производиться несколькими способами. Прежде всего, достаточная избыточность может быть заложена в коде таким образом, чтобы сам код допускал при приеме автоматическую коррекцию ошибок, так же как и обнаружение. Такой способ иногда называют ускоренной коррекцией ошибок, так как при этом отсутствует обратная и повторная передача данных. И чем большая требуется гарантия от появления ошибок, тем большей должна быть избыточность. Однако коды, гарантирующие надежную ускоренную коррекцию ошибок, иногда оказываются неэффективными из – за уменьшения пропускной способности каналов связи.

Один из методов обнаружения ошибок не связан с использованием какого – либо кода. Вся принятая информация передается обратно на передающее устройство, которое сравнивает полученное сообщение с оригиналом.