Синхронные цифровые сети
Содержание
Введение
. Системы факсимильной связи
1.1 Факсимильная связь
1.2 Цифровые факсимильные
системы
.3 Устройство
факс-аппарата
1.4 Организация факсимильной связи
1.5 Характеристики
факс-аппаратов
2. Циклический код
2.1 Кодирование
2.2 Корректирующие коды
2.3 Циклический код
2.4 Процесс циклического кодирования
2.5 Кодирование сообщения
3. Расчет сети SDH
.1 Исходные данные
.2 Расчет нагрузки на основные пути
.3 Расчет нагрузки на резервный пути
3.4
Расчет узловой нагрузки
Заключение
Список литературы
Введение
Передача сообщений по электрическим каналам связи
является процессом, все более широко проникающим в различные отрасли
человеческой деятельности: народное хозяйство, культуру, военное дело и т.д.
До самого недавнего времени телеграфия по проводам
и по радио представляла почти единственный вид передачи дискретных сообщений.
Техника телеграфии и радиотелеграфии непрерывно развивается. Разработаны
многоканальные и многократные системы, разрабатываются и внедряются новые
методы манипуляции и новые схемы приема, позволяющие улучшить качество приема и
более рационально использовать линии связи. В последние годы техника передачи
дискретных сообщений вышла за пределы передачи текста (телеграфии) и составляет
одно из важнейших звеньев процесса комплексной автоматизации в самых различных
областях (так называемые системы передачи данных, или системы оргасвязи).
Широкое применение имеют также системы передачи дискретных сообщений для
телеуправления. Наконец, можно отметить, что наиболее перспективные системы
передачи непрерывных сообщений основываются на преобразовании их в дискретные
путем так называемого квантования.
Теория передачи дискретных сообщений представляет
наиболее разработанную часть общей теории связи. Основной проблемой этой теории
является отыскание методов передачи и приема, обеспечивающих получение
требуемой верности принятого сообщения, повышение скорости передачи и понижение
ее стоимости. Эти задачи нельзя рассматривать в отрыве друг от друга.
Действительно, каждую из них можно было бы решать за счет остальных. Так,
например, можно легко повысить верность принятого сообщения, уменьшая скорость
передачи, либо увеличивая мощность сигнала и т. д. Поэтому только учет всех
указанных факторов позволяет правильно сформулировать задачу оптимального
построения системы связи. В зависимости от конкретных условий постановка этой
задачи различна. В одних случаях требуется обеспечить наибольшую экономичность
(или наименьшую затрачиваемую мощность) при заданных верности и скорости
передачи. В других случаях заданными являются скорость передачи и мощность
сигнала и требуется обеспечить максимальную верность и т. д.
1. Системы факсимильной передачи
1.1 Факсимильная связь
Факсимильная связь это
вид электросвязи, обеспечивающий передачу и воспроизведение неподвижных
изображений, в частности различных текстовых документов, чертежей, фотографий,
метеокарт, газетных полос и т.д.
Сущность факсимильного
метода передачи состоит в том, что передаваемое изображение (оригинал)
разбивается на отдельные элементарные площадки, которые сканируются с
определенной скоростью развертки. Сигнал яркости пропорциональный коэффициенту
отражения таких элементарных площадок преобразуется в зависимости от способа
модуляции и передается по каналу связи. На приемной стороне эти сигналы
преобразуются в элементы изображения и воспроизводятся на специальной или
обычной бумаге.
В зависимости от
характера оригинала во многом зависят принципы построения соответствующей
факсимильной аппаратуры. Например, факсимильные системы для передачи цветных и
черно-белых изображений, последние бывают многоградационные (полутоновые) и
двухградационные. К многоградационным относятся фотографии, иллюстрации и т.п.
К двухградационным - буквенно-цифровой текст, чертежи и т.п.
Факсимильная система
связи включает в себя передающий и приемный факсимильный аппараты, устройства
сопряжения (например, модем) и линию связи. Линия связи строится на базе
радиоканалов, спутниковых каналов; используются линии коммутируемой телефонной
сети общего пользования, выделенные каналы, либо каналы цифровой сети с
интеграцией служб (ISDN).
Первая факсимильная
техника появилась в конце 20-х годов XX века. В аппаратах в основном
использовалась барабанная развертка изображения. Эти системы были полностью
аналоговыми и имели низкую скорость передачи. Первый факсимильный стандарт
обеспечивал скорость передачи страницы текста за 6 минут. Последующие стандарты
и их модификации совершенствовали технологию в направлении увеличения скорости
передачи и степени разрешения.
В настоящее время широко
используются стандарты факсимильных аппаратов группы 3 и группы 4. Основное
отличие их от более ранних заключается в полностью цифровом методе передачи со
скоростью до 14,4 Кбит/с, а в каналах ISDN и выше; применяется сжатие данных,
благодаря чему факсимильные аппараты группы 3 передают страницу текста формата
А4 за 30-60 секунд. Разрешающая способность цифровых факсимильных аппаратов
колеблется в широких пределах и достигает 8 лин./мм, а для передачи газет до 25
лин./мм (с использованием лазерных излучателей).
Особую группу среди
современной факсимильной техники составляют факс-модемы. С помощью специального
интерфейса они стыкуются с компьютером и содержат все основные части обычных
факс-аппаратов, за исключением сканирующего и воспроизводящего устройств
(благодаря чему снижается их стоимость). Через компьютерные программы
сканирования и печати они могут взаимодействовать с периферийными устройствами
ПК: сканером и принтером. Факс-модемы имеют протоколы взаимодействия с обычными
факсимильными аппаратами; их удобство заключается в выводе информации прямо на
дисплей ПК и передаче уже обработанной на компьютере информации.
.2 Цифровые факсимильные системы
Цифровые факсимильные
системы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с аналоговыми. Например,
возможность регенерации сигнала на промежуточных пунктах; универсальность
способа передачи (можно передавать факсимильную информацию наряду с другими
видами сообщений по единым цифровым трактам); сокращение времени передачи за
счет оптимального кодирования факсимильного сигнала; применение хорошо развитой
цифровой элементной базы (микросхем, микропроцессоров) при создании новых
образцов цифровой факсимильной аппаратуры; возможность сопряжения цифровых
факс-аппаратов с ЭВМ и ПК в целях обработки факсимильной информации.
Цифровые факсимильные
аппараты создавались на базе аналоговых аппаратов. Сначала появились
аналого-цифровые факсимильные аппараты, затем полностью факсимильные цифровые
аппараты. В аналого-цифровых аппаратах блоки электрооптического анализа и
синтеза изображения оставались аналоговыми, а устройства преобразования
сигналов были цифровые. В полностью цифровых факсимильных аппаратах блоки
электрооптического анализа и синтеза - дискретные.
.3 Устройство факс-аппарата
Передающий комплект включает
в себя анализирующее устройство (АУ) и устройство преобразования сигналов (УПС
пер.). Приемный комплект состоит из устройства преобразования принятого сигнала
(УПС пр.) и воспроизводящего устройства (ВУ). Кроме того, в системе
предусматривается автономная, либо принудительная синхронизация. В первом
случае два высокостабильных опорных генератора, управляющих развертками
передающего и приемного аппаратов, работают независимо друг от друга. В
современных цифровых системах наиболее часто применяется принудительная
синхронизация от ведущего генератора, расположенного в передающем аппарате. В
передаваемый поток данных вводится специальный синхросигнал, который однозначно
определяется (селектируется) на приемной стороне и служит для синхронизации
ведомого генератора, управляющего разверткой воспроизведения.
В передающей части
применяются развертывающие устройства (РУ) механического или электронного
сканирования строк изображения. Отраженный от элементарной площадки оригинала
световой поток через оптическую систему попадает на фотопреобразователь (ФП),
представляющий собой фотоэлемент, например фотоэлектронный умножитель.
Механическая развертка строк может осуществляться с помощью барабана,
качающегося зеркала, либо спирального диска и т.д. Сигнал на выходе ФП -
аналоговый. Электронная развертка на основе ФПЗС-линейки (фотополупроводники с
зарядовой связью) обладает наилучшими показателями по скорости преобразования.
Сигнал на выходе ФПЗС-линейки - дискретный, величина дискрета пропорциональна
световому потоку, отраженному от элементарной площадки строки оригинала
(АИМ-сигнал).
Далее в цифровом
факсимильном аппарате сигнал преобразуется в цифровой код. Эту задачу решает
аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Аналоговый сигнал подвергается
дискретизации с частотой, которая обеспечивает заданную величину разрешения
лин./мм, в зависимости от скорости развертки. Таким образом, формируются
дискретные отсчёты сканируемого изображения - АИМ-сигнал. При использовании
ФПЗС-линейки такое преобразование происходит непосредственно в ней.
Следующие процессы АЦП -
квантование и кодирование, при которых каждому значению отсчета присваивается
ближайшее к нему значение квантованного уровня и выдача этого уровня двоичным
кодом. Число уровней квантования зависит от характера оригинала. Для
удовлетворительной передачи и воспроизведения полутоновых черно-белых
изображений необходимо иметь не менее 7 градаций яркости (полутонов).
Соответственно число уровней квантования должно быть не меньше. Для
двухградационных изображений задача значительно упрощается, т.к. передавать две
позиции яркости "белое" и "черное" можно одноразрядным
кодовым словом: либо "0", либо "1".
На следующем этапе
преобразования необходимо устранить избыточность, которая в большом количестве
присутствует в изображениях, поскольку имеются значительные корреляционные
связи как межстрочные, так и любых соседних элементов вдоль строки. Данный вид
преобразования осуществляется в устройстве сжатия (компрессоре). В результате
"сжатия" (сокращения избыточности) уменьшается время на передачу
изображения при одинаковой пропускной способности канала связи.
Далее сигнал поступает в
устройство согласования, представляющее собой промежуточную память. Это
необходимо для согласования скорости сигнала на выходе компрессора и в канале
связи. "Сжатые" кодовые комбинации могут иметь как различную длину,
так и различную скорость поступления. В канале связи сигнал имеет определенный
стандарт скорости. Таким образом "сжатые" данные накапливаются в
памяти устройства согласования, а оттуда уже с равномерной скоростью поступают
в модулятор и, в зависимости от способа модуляции, сигнал передается по каналу
связи.
Аналогичные функции
устройство согласования выполняет и на приемной стороне. Считывание данных из
накопителя происходит неравномерно, в соответствии с алгоритмом работы
декомпрессора. Декомпрессор восстанавливает сжатый сигнал, внося в него
избыточность, при этом должно быть четкое соответствие алгоритмов процедур
сжатия и восстановления. Декомпрессированный сигнал поступает в цифро-аналоговый
преобразователь (ЦАП), в котором декодируется и, с помощью фильтра ФНЧ,
восстанавливается. Восстановленный сигнал - аналоговый, подается на устройство
воспроизведения (синтеза). В состав синтезирующего (воспроизводящего)
устройства входят: устройство, формирующее развертывающий элемент (апертуру);
развертка и материал, на котором осуществляется запись изображения.
Синтезирующие устройства бывают различных типов, например: электрооптические
(запись на фотопленку или фотобумагу); электрохимические (запись на ЭХБ);
электротермические (запись на ЭТБ); электростатические (запись на ЭСБ).
Таким образом, переданное
изображение оригинала на приемной стороне восстанавливается в копию.Структурная схема
факсимильной связи представлена на рисунке 1.1
Рисунок 1.1-Структурная схема факсимильной
связи
1.4 Организация факсимильной связи
По принципам предоставления услуг организация служб
факсимильной связи осуществляется по двум, традиционным для телеграфной
подотрасли, направлениям - клиентские и абонентские. К клиентской службе
относится Бюрофакс, к наиболее ярким представителям абонентской службы -
Телефакс
Традиционные абонентские установки (телефаксы)
характеризуются следующими недостатками:
- подверженность значительному механическому
износу. При частом использовании сканер телефакса забивается пылью и грязью,
попадающими со считываемых документов. Пластиковые шестерни изнашиваются. Все
это приводит к перекосам и неравномерной подаче как считываемых документов в
сканер, так и термобумаги в записывающее устройство;
- сложность отправления документов большому
числу адресатов;
- неэффективное
использование термобумаги. Большинство факсимильных аппаратов распечатывает все
получаемые сообщения (в том числе и не несущие никакой полезной информации) на
специальной дорогой термобумаге. Кроме высокой цены, у этой бумаги есть еще
один существенный недостаток - изображение на ней неизбежно выцветает со
временем. Таким образом, все важные сообщения необходимо для хранения
копировать
Рост объема информации, передаваемой
пользователями, вызвал у многих из них заинтересованность в использовании не
только простых автономных телефаксов, выполняющих ограниченное строго
определенное число функций, но и более совершенных систем, которые позволяют
автоматизировать процесс приема, обработки и рассылки факсимильных сообщений и
исключить отмеченные выше недостатки. Реализация таких систем возможна только
на основе персональных компьютеров.
Первая компьютерная факсимильная плата была
создана в 1985 г. фирмой GammaLink. Это позволило подключить телефонную -линию
непосредственно к компьютеру и превратить его в мощный и многофункциональный
телефакс. Сегодня компьютерные факсимильные платы выпускают огромное количество
производителей. Их продукция, различающаяся по некоторым функциональным
возможностям, служит одной цели - автоматизации процесса передачи, приема и
распределения факсимильных сообщений, обмен которыми происходит по обычным
телефонным линиям.
Системы на базе ПК с применением таких плат
обладают рядом преимуществ перед обычными факсимильными аппаратами:
- удобство использования. Интеграция ПК с
телефонной сетью и наделение его возможностями телефакса позволяет
пользователям получать, обрабатывать и отправлять факсимильные сообщения, не
отрываясь от своих компьютеров;
- эффективное применение телефонных линий.
Факсимильная система, строящаяся на базе ПК, обеспечивает эффективный обмен
информацией по малому числу телефонных линий, заменяя собой множество
автономных телефаксов, для каждого из которых требуется отдельная линия;
- высокое качество передаваемого
изображения. Любой документ текстового или графического редакторов может быть
передан в виде факсимильного сообщения высокого качества. Для этого с помощью
специального программного обеспечения он преобразуется в формат, используемый
факсимильной платой для передачи сообщений. Таким образом, гарантируется
высокое качество изображения, поскольку документ не может быть
"испорчен" ни низким качеством печати печатающего устройства, ни
загрязнением сканера телефакса, ни неполадками в механизме подачи бумаги;
- сохранение конфиденциальности принимаемых
сообщений. В отличие от обычных телефаксов, распечатывающих все поступающие
сообщения на едином рулоне бумаги, рассматриваемые системы принимают и
сохраняют их в персональных директориях пользователей, доступ к которым
ограничивается паролем. Таким образом, полностью исключается просмотр важных
документов посторонними людьми
Кроме того, применение ПК для управления работой факсимильных
карт позволяет реализовать множество полезных и удобных приложений. Наиболее
распространены такие приложения (службы), как факс-сервер, факс по запросу.
Применение факс-сервера сводит к минимуму временные и материальные затраты при
приеме и. передаче факсимильных сообщений. Факс по запросу позволяет
автоматизировать процесс предоставления абонентам часто запрашиваемых
документов. Факс-рассылка значительно упрощает работу персонала при рассылке
большого количества разных документов большому числу адресатов
Факс-сервер
Представляет собой компьютер, оборудованный несколькими
специальными факсимильными платами (или одной многоканальной картой) и
интегрированный с локальной вычислительной сетью (ЛВС). Он обладает многими
преимуществами по сравнению с группой из нескольких автономных телефаксов,
позволяя обмениваться факсимильными сообщениями с лучшим качеством, большими
удобствами и меньшими издержками. Факс-сервер наделяет каждого пользователя ЛВС
возможностью передавать и принимать факсимильные сообщения с помощью своего
рабочего ПК. При его использовании отпадает необходимость в дорогой
термобумаге, так как все принятые сообщения сохраняются в виде файлов, которые
в случае необходимости можно распечатать с помощью обычного сетевого или
локального принтера; облегчается контроль затрат на пересылку сообщений
(факс-сервер регистрирует все процессы в файле-отчете); и наконец, факс-сервер
является более дешевым вариантом, чем подключение каждой рабочей станции к
телефонной сети с помощью модема
На каждом ПК локальной сети устанавливается специальная
программа. Она даст возможность пользователю отправлять документы со своего
компьютера. Достаточно указать документ, подлежащий отправке, и телефонный
номер адресата. Все остальное факс-сервер сделает сам, оповестив пользователя
об успешной передаче документа адресату.
Факс-сервер принимает каждое поступающее факсимильное
сообщение и сохраняет его в общей директории либо в персональной директории
пользователя, извещая об этом в первом случае секретаря, а во втором -
конкретного пользователя. Права доступа к обеим директориям для каждого
пользователя могут быть ограничены. Этим обеспечивается сохранение
конфиденциальности принимаемой информации.
Понятно, что сохранение поступающих сообщений в персональных
директориях пользователей является наиболее удобным, однако для реализации
такой возможности требуется применение специальных способов маршрутизации
сообщений. На сегодняшний день актуальны следующие два способа: ручная
маршрутизация и распознавание тональных сигналов.
При применении ручной маршрутизации все поступающие сообщения
сохраняются в общей директории. На компьютер секретаря каждый раз выводятся
извещение и "шапка" поступившего сообщения. Если ее достаточно для
определения конечного адресата, то секретарь нажатием одной клавиши отправляет
сообщение в персональную директорию сотрудника. В противном случае секретарь
просматривает все сообщение и только после этого переадресует документ.
Распознавание тональных сигналов - наиболее практичный способ
маршрутизации. Его суть проста. Каждый сотрудник имеет персональный добавочный
номер, который указывается после номера телефакса организации. Для того. чтобы
передать документ конкретному сотруднику, достаточно позвонить по номеру
организации и после ответа факс-сервера ввести добавочный номер сотрудника с помощью
тональных сигналов. Таким образом, документ сразу попадает в его персональную
директорию.
Факс по запросу
Системы факс по запросу (ФПЗ) позволяют автоматизировать
обработку запросов абонентов с предоставлением им факсимильных сообщений. Как
показывает практика, при обработке запросов вручную обычно выполняется
следующая последовательность действий. Абонент звонит по номеру, на котором не
установлен телефакс, и запрашивает какой-либо документ. Сотруднику нужно найти
необходимый документ, дойти до телефакса, установить с абонентом новое
соединение (известно, что 75 % вызовов не достигают цели с первой попытки -
занято, не отвечает и т.д.) и отправить документ. Данный процесс обычно
отнимает не менее пяти минут рабочего времени, а при передаче многостраничных
документов временные затраты увеличиваются еще больше. Если допустить, что в
день приходится обрабатывать десять запросов, на каждый из которых уходит 5
мин, то получается, что примерно одна восьмая часть рабочего времени тратится
на выполнение рутинной работы. Если даже запрос поступает по линии, на которой
установлен телефакс, то не каждый абонент, тем более иногородний, может
позволить себе ждать, пока секретарь найдет необходимый документ
Комфакс
Комфакс является абонентской службой передачи факсимильных
сообщений с накоплением. Служба комфакс используется в случае если необходима
пересылка факсимильных сообщений большому количеству адресатов, имеющих в своем
распоряжении факсимильные аппараты, но нет полной уверенности в том, что
приемная сторона будет готова к приему и связь не будет прервана по какой-либо
причине. Служба комфакс состоит из автоматизированного центра по приему
факсимильных сообщений, сервера для временного хранения рассылаемых сообщений и
аппаратуры для передачи сохраненных факсимильных сообщений указанным адресатам.
Эта служба получила широкое распространение с появлением компьютерной почты и в
частности с появлением сети Интернет. Для передачи факсимильного сообщения
достаточно выслать по электронной почте заказ на передачу документа. При этом
нет необходимости в связи по междугородным линиям и постоянном контроле за
ходом самой пересылки. Задача по пересылке сообщений абонентам ложится на сам
центр службы комфакс
Сравнительные характеристики факс-аппаратов
приведены в таблице 1.1,а функциональные возможности в таблице 1.2
Таблица 1.1 Сравнительная
характеристика факс-аппаратов
|
Факс-аппарат
|
Используемый тип бумаги
|
Режимы разрешения
|
Скорость передачи модема
|
габариты
|
|
Brother 1020
|
обычная бумага формата 210х297 мм, максимальная емкость
разовой загрузки 200 листов
|
стандартный (STANDARD), детальный
(FINE), сверхдетальный (SUPER FINE), полутон (HALF TONE)
|
9600/7200/4800/2400 бит/с с
автоматическим снижением, автоматическая коррекция ошибок
|
290х290х180 мм. Вес: 6,5 кг
|
|
Canon FAX Pro
|
листовая бумага формата 210х297 мм,
максимальная емкость разовой загрузки - 100 листов
|
стандартный (STANDARD), детальный
(FINE), сверхдетальный (SUPER FINE), полутон (HALF TONE)
|
9600/7200/4800/2400 бит/с, с автоматическим
снижением; автоматическая коррекция ошибок
|
440х300х330 мм. Вес: 6 кг.
|
|
Canon FAX L300
|
листовая бумага формата 210х297 мм,
максимальная емкость разовой загрузки 250 листов, приемная кассета на 100
листов
|
стандартный (STANDARD), детальный
(FINE), сверхдетальный (SUPER FINE), полутон (HALF TONE)
|
14400/12800/9600/7200/4800/2400 бит/с, с
автоматическим снижением; автоматическая коррекция ошибок
|
382х445х269 мм. Вес 12 кг.
|
|
Canon FAX-L800
|
бумага формата 210х297 мм, максимальная
емкость разовой загрузки: 500 листов (лоток передней загрузки)
|
стандартный (STANDARD), детальный
(FINE), сверхдетальный (SUPER FINE), полутон (HALF TONE)
|
14400/12800/9600/7200/4800/2400 бит/с, с
автоматическим снижением; автоматическая коррекция ошибок
|
406х450х377 мм. Вес 12 кг
|
Таблица 1.2 Функциональные возможности
факс-аппаратов.
|
Факс-аппарат
|
Функциональные возможности
|
|
Brother 1020
|
записная книжка на 60 номеров (24 -
набор одним касанием, 36 - набор в два касания); эффективная ширина
сканирования 210 мм; автоматическая регулировка контрастности; 64 уровня
полутонов; однострочный ЖК-дисплей (макс. 16 знаков); автодозвон;
автоподатчик документов (макс. 20 листов А4); сглаживание; поллинг; объем
памяти 512 Кб (20 стр. текста); прием с замещением; передача по таймеру; режим копирования с масштабированием (фиксированные значения
от 50% до 150%); функция помощи; возможность работы с компьютером; удаленная
активация.Ресурс картриджа - 450 страниц А4. Разъем для подключения
автоответчика
|
|
Canon FAX Pro
|
эффективная ширина сканирования 208 мм;
64 уровня полутона; регулирование контрастности; сглаживание; ЖК-дисплей (2
строки по 20 разрядов); 40 номеров прямого набора, 50 номеров ускоренного
набора; автодозвон; спикерфон; емкость памяти - 15 страниц; прием в
память/передача из памяти; групповая рассылка; многоадресная рассылка; прием
с замещением; поллинг; передача по таймеру; управление с удаленного
терминала; автопереключение факс/телефон; интерфейс автоответчика. Принтер:
печать по струйно-пузырьковой технологии, разрешение 360х360 dpi, скорость
печати 3 стр./мин., режим копирования (до 99 копий с одного оригинала),
двустороннее копирование. Ресурс картриджа с чернилами/тонером: 1000 стр.
(2000 стр. в экономичном режиме). Потребляемая мощность 0,9 Вт в
энергосберегающем режиме.
|
|
Canon FAX L300
|
эффективная ширина сканирования 208 мм;
64 уровня полутона; регулирование контрастности; сглаживание; ЖК-дисплей (16
разрядов); 20 номеров прямого набора; 100 номеров ускоренного набора;
автодозвон; емкость памяти: стандартная поставка - 42 страницы, возможность
расширения до 128 страниц; групповая рассылка; многоадресная рассылка (до 121
абонента); защита от несанкционированного доступа; поллинг;передача по
таймеру (отложенная передача по 121 адресу с возможностью программирования до
10 моментов начала передачи); шифрованная передача; прием с замещением;
управление с удаленного терминала; автопереключение факс/телефон; интерфейс
автоответчика. Энергопотребление: в режиме ожидания 7 Вт, максимальное 540
Вт.
|
|
Canon FAX-L800
|
эффективная ширина сканирования 214 мм;
быстрое сканирование документов (2 с/стр.); 64 уровня полутона; регулирование
контрастности; сглаживание; ЖК-дисплей (2 строки по 20 символов); 72 номера
прямого набора, 128 номеров ускоренного набора; автодозвон; емкость памяти:
стандартная поставка - 80 страниц, возможность расширения до 592 страниц:
групповая рассылка; многоадресная рассылка (до 210 абонента);переадресовка на
другой аппарат: защита от несанкционированного доступа; поллинг; передача по
таймеру (отложенная передача по 210 адресу с возможностью программирования до
30 моментов начала передачи); шифрованная передача; прием с замещением;
управление с удаленного терминала; интерфейс автоответчика. Принтер:
лазерный; разрешение 600х600 dpi; скорость печати 8 страниц в минуту; режим
копирования
|
2. Циклический код
2.1 Кодирование
Кодирование - преобразование дискретного сообщения в дискретный сигнал,
осуществляемое по определенному правилу. Обратный процесс - декодирование - это
восстановление дискретного сообщения по сигналу на выходе дискретного канала,
осуществляемое с учетом правила кодирования.
Кодовая последовательность (комбинация) - представление дискретного
сигнала.
Код - совокупность условных сигналов, обозначающих дискретные
сообщения. Основными характеристиками кода являются:
- основание кода;
- длина кода;
способ кодирования;
способы формирования алфавита кода;
способы передачи элементарных сигналов.
Основание кода - это число букв в алфавите кода.
Длиной кода называется число элементарных сигналов в одной
кодовой комбинации. По длине коды делятся на коды постоянной длины
(равномерные) и коды переменной длины (неравномерные).
Под способом кодирования понимается закон, согласно которому
из элементов образуются кодовые комбинации.
Кодирование нашло широкое применение в современных системах
ПДС при защите передаваемой информации от помех.
2.2 Корректирующие коды
Код называется корректирующим, если он
позволяет обнаруживать и исправлять ошибки при приеме сообщений. Код,
посредством которого только обнаруживаются ошибки, носит название
обнаруживающего кода. Исправление ошибки при таком кодировании обычно
производится путем повторения искаженных сообщений. Запрос о повторении
передается по каналу обратной связи. Код, исправляющий обнаруженные ошибки,
называется исправляющим кодом. В этом случае фиксируется не только сам факт
наличия ошибок, но и устанавливается, какие кодовые символы приняты ошибочно,
что позволяет их исправить без повторной передачи. Известны такие коды, в
которых исправляется только часть обнаруженных ошибок, а остальные ошибочные
комбинации передаются повторно.
Для того чтобы код обладал корректирующими
способностями, в кодовой последовательности должны содержаться дополнительные
(избыточные) символы, предназначенные для корректирования ошибок. Чем больше
избыточность кода, тем выше его корректирующая способность.
Помехоустойчивые коды могут быть построены
с любым основанием. Ниже рассматриваются только двоичные коды, теория которых
разработана наиболее полно.
В настоящее время известно большое
количество корректирующих кодов, отличающихся как принципами построения, так и
основными характеристиками. Рассмотрим их простейшую классификацию, дающую
представление об основных группах, к которым принадлежит большая часть
известных кодов.
Все известные в настоящее время коды могут
быть разделены на две большие группы: блочные и непрерывные. Блочные коды
характеризуются тем, что последовательность передаваемых символов разделена на
блоки. Операции кодирования и декодирования в каждом блоке производятся от
дельно. Отличительной особенностью непрерывных кодов является то, что первичная
последовательность символов, несущих информацию, непрерывно преобразуется по
определенному закону в другую последовательность, содержащую избыточное число
символов. Здесь процессы кодирования и декодирования не требуют деления кодовых
символов на блоки.
.3 Циклический код
Циклические коды относятся к числу блоковых систематических
кодов, в которых каждая комбинация кодируется самостоятельно (в виде блока)
таким образом, что информационные k и контрольные т символы всегда нах
одятся на определенных местах. Возможность обнаружения и
исправления практически любых ошибок при относительно малой избыточности по
сравнению с другими кодами, а также простота схемной реализации аппаратуры
кодирования и декодирования сделали эти коды широко распространенными. Теория
циклических кодов базируется на теории групп и алгебре многочленов над полем
Галуа.
Код циклический - код, порядок распределения кодовых
комбинаций в котором осуществляется таким образом, что при переходе от любой
комбинации к соседней каждый раз кодовое расстояние по Хэммингу остается
постоянным.
Циклические коды - это целое семейство
помехоустойчивых кодов, включающее в себя в качестве одной из разновидностей
коды Хэмминга, но в целом обеспечивающее большую гибкость с точки зрения
возможности реализации кодов с необходимой способностью обнаружения и
исправления ошибок, возникающих при передаче кодовых комбинаций по каналу
связи. Циклический код относится к систематическим блочным (n, k)-кодам, в
которых k первых разрядов представляют собой комбинацию первичного кода, а
последующие (n − k) разрядов являются проверочными.
В основе построения циклических кодов лежит
операция деления передаваемой кодовой комбинации на порождающий неприводимый полином
степени r. Остаток от деления используется при формировании проверочных
разрядов. При этом операции деления предшествует операция умножения,
осуществляющая сдвиг влево k-разрядной информационной кодовой комбинации на r
разрядов.
Многочлен (полином ), который можно представить в виде
произведения многочленов низших степеней, называют приводимым (в данном поле),
в противном случае - неприводимым. Неприводимые многочлены играют роль, сходную
с простыми числами в теории чисел. Неприводимые многочлены Р (Х) можно записать
в виде десятичных или двоичных чисел либо в виде алгебраического многочлена .
.4 Процесс циклического кодирования
В основу циклического кодирования положено использование неприводимого
многочлена Р(Х), который применительно к циклическим кодам называется
образующим, генераторным или производящим многочленом (полиномом).
В качестве информационных символов k для построения циклических кодов
берут комбинации двоичного кода на все сочетания. В общем случае, если заданную
кодовую комбинацию Q(x) умножить на образующий многочлен
Р(х), получиться циклический код, обладающий теми или иными корректирующими
свойствами в зависимости от выбора Р(х). Однако в этом коде контрольные символы
m будут располагаться в самых
разнообразных местах кодовой комбинации. Такой код не является систематическим,
что затрудняет его схемную реализацию. Ситуацию можно значительно упростить,
если контрольные символы приписать в конце, то есть после информационных
символов. Для этой цели целесообразно воспользоваться следующим методом:
- умножаем кодовую комбинацию G(x), которую нужно закодировать, на
одночлен Хm,
имеющий ту же степень, что и образующий многочлен Р(х);
- делим произведение G(x)Хm на образующий многочлен Р(хm):
где Q(x) - частное от деления; R(x) - остаток.
- умножая выражение (2.1) на Р(х) и перенося R(x) в другую часть равенства без
перемены знака на обратный, получаем:
.(2.2)
Таким образом, согласно равенству (2.2), циклический код, то есть закодированное
сообщение F(x), можно образовать
двумя способами:
- умножение одной кодовой комбинаций
двоичного кода на все сочетания на образующий полином Р(х);
- умножением заданной кодовой
комбинации G(x) на одиночный многочлен Хm, имеющий туже степень, что и
образующий многочлен Р(х), с добавлением остатка R(x), полученного после деления
произведения G(x)Хm на образующий многочлен Р(х).
.5 Кодирование сообщения
Требуется
закодировать кодовую комбинацию 1100, что
соответствует G(x)=х3+х2 с
помощью Р(х)=х3+х+1.
Умножаем G(x) на Хm, который имеет третью
степень, получим:
Разделив произведение G(x)Хm на образующий многочлен Р(хm), согласно (2.1) получим:
или в двоичной эквиваленте:
.
Таким образом, в результате получаем частное Q(x) той же степени, что и G(x):
Q(x)=x3+x2+x→1110
и остаток:
R(x)=1→010
В итоге комбинация двоичного кода, закодированная циклическим
кодом, согласно (2.2) примет вид:
F(x)=1110∙1011=1100010
Так как каждая разрешенная кодовая комбинация циклического
кода представляет собой все возможные суммы образующего полинома G(х), то они должны делиться без
остатка на Р(х). Поэтому проверка правильности принятой кодовой комбинации
сводится к выявлению остатка при делении ее на производящий полином.
Получение остатка свидетельствует о наличие ошибки. Остаток
от деления в циклических кодах играет роль синдрома.
Например, переданная кодовая комбинация F(x)=1100010, построенная с помощью образующего полинома Р(х)=1011. Под воздействием помехи кодовая
комбинация трансформировалась в комбинацию F’(x)=1000010
Делим принятую комбинацию на образующий полином
000010½1011
Å1011 ½111
1101
Å1011
Å1011
Наличие остатка R(x)=001 свидетельствует об ошибке. Однако он
не указывает непосредственно на место ошибки в комбинации. Для определения
ошибки существует несколько методов, основанных на анализе синдрома.
Определим место нахождения ошибки, для этого единицу с произвольным
количеством нулей делим на Р(х)=1011.
10000000½1011
Å1011 ½1011
Å 1011
Å 1011
101
R1(x)=011
R2(x)=110
R3(x)=111
R4(x)=101
Ошибка произошла в элементе с номером:
Количество остатков -2→4-2=2
То есть,ошибка во втором элементе.
3. Расчет сети SDH
.1 Исходные данные
В районе построено 7 цифровых АТС. Предполагается использовать технологию
SDH, связав все станции в единую сеть.
Основные исходные данные для проектирования заключены в структуре
сетевого трафика между отдельными станциями, представленной в виде таблицы 3.1,
где число до дроби соответствует числу основных каналов по 2 Мбит/с, а после
дроби - резервных каналов. Топология сети SDH показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 -
Топология сети
Таблица 3.1
Исходные данные
|
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
|
A
|
|
45/15
|
35/10
|
45
|
150/45
|
0
|
3/1
|
|
B
|
45/15
|
|
33/10
|
6/2
|
0
|
0
|
|
C
|
35/10
|
33/10
|
|
5/2
|
10/3
|
6/2
|
0
|
|
D
|
20/5
|
6/2
|
5/2
|
|
12/4
|
40/10
|
2/0
|
|
E
|
150/45
|
21/5
|
10/3
|
12/4
|
|
142/30
|
10/3
|
|
F
|
0
|
0
|
6/2
|
40/10
|
142/30
|
|
8/2
|
|
G
|
3/1
|
0
|
0
|
2/0
|
10/3
|
8/2
|
|
Оборудование: Nokiа
Требуется:
- выбрать направления основного и
резервного путей;
- рассчитать нагрузку на узлы;
- выбрать требуемый уровень и число
мультиплексоров.
Расчет нагрузки проводится в несколько этапов.
Во-первых, следует выбрать основные пути, соединяющие каждые
два узла. Затем необходимо рассчитать нагрузку отдельно взятого пути на каждый
составляющий его сегмент.
Рассчитав нагрузку от основных путей, следует соответствующим
образом выбрать резервные соединительные пути между каждыми двумя узлами, при
этом резервный путь не должен включать в себя ни одного сегмента основного
пути.
Далее рассчитываются величины нагрузки, которую оказывают на
сегменты сети резервные соединительные пути.
И, наконец, нагрузка на каждый узел сети высчитывается как
сумма нагрузки на те сегменты, с которыми данный узел соединен.
Результирующая величина справедлива для режима полноценного
резервирования, при котором выход из строя какого-либо соединительного пути и
последующий переход на резервный путь не оказывает какого-либо влияния на
работу других узлов (соответственно, при нормальном функционировании основных
путей резервные каналы просто бездействуют).
3.2 Расчет нагрузки на основные пути
Рассчитаем нагрузку на основные пути.
|
Узел А
A-45-B A-45-D A-35-B-35-C A-150-D-150-E A-3-D-3-E-3-G
|
Узел B B-33-C B-21-E B-6-A-6-D
|
Узел C C-6-F
C-10-B-10-E C-5-B-5-A-5-D
|
|
Узел D D-12-E D-40-E-40-F D-2-E-2-G
|
Узел E E-142-F E-10-G
|
Узел F F-8-E-8-G
|
Суммарная нагрузка на основные пути представлена в таблице 3.2
Таблица 3.2 Суммарная нагрузка на основные пути
|
Путь
|
Нагрузка
|
|
Значения
|
Сумма
|
|
A-B
|
45+35+5+6
|
91
|
|
A-D
|
209
|
|
B-C
|
35+10+5+33
|
83
|
|
D-E
|
150+3+12+40+2
|
207
|
|
E-G
|
3+2+10+8
|
23
|
|
C-F
|
6
|
6
|
|
B-E
|
21+10
|
31
|
|
E-F
|
40+142+8
|
190
|
3.3 Расчет нагрузки на резервные пути
Рассчитаем нагрузку на резервные пути.
|
Узел A A-15-D-15-E-15-B A-10-D-10-E-10-F-10-C A-45-B-45-E
|
Узел B B-10-E-10-F-10-C B-5-C-5-F-5-E B-2-E-2-D
|
Узел C C-2-B-2-E-2-F C-3-F-3-E C-2-B-2-E-2-D
|
|
Узел D D-4-A-4-B-4-E D-10-A-10-B-10-C-10-F
|
Узел E E-30-B-30-C-30-F
|
Узел F
|
Суммарная нагрузка на резервные пути показана в таблице 3.3
Таблица 3.3 Суммарная нагрузка на резервные пути
|
Путь
|
Нагрузка(каналов Е1)
|
|
Значения
|
Сумма
|
|
A-B
|
45+4+10
|
59
|
|
A-D
|
15+10+4+10
|
39
|
|
B-C
|
5+30+2+10+2
|
49
|
|
B-E
|
15+45+10+2+2+4
|
78
|
|
C-F
|
10+10+5+30+3+10
|
68
|
|
D-E
|
15+10+2+2
|
29
|
|
E-F
|
10+10+5+2+3
|
30
|
3.4 Расчет
узловой нагрузки
Расчет
узловой нагрузки представлен в таблице 3.4
Таблица 3.4 Узловая нагрузка
|
Узел
|
Нагрузка (каналы)
|
Скорость (Мб/с)
|
|
Значения
|
Сумма
|
|
|
A
|
91+209+(59+39)
|
398
|
796
|
|
B
|
91+83+31+(49+78+59)
|
391
|
782
|
|
C
|
83+6+(49+68)
|
206
|
412
|
209+207+(39+29)
|
484
|
968
|
|
E
|
207+23+31+190+(78+29+30)
|
588
|
1176
|
|
F
|
6+190+(68+30)
|
294
|
588
|
|
G
|
23
|
23
|
46
|
Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных структур, то
есть набор стандартных скоростей.
Базовый уровень скорости - STM-1 155,25 Mбит/с. Цифровые скорости более
высоких уровней определяются умножением скорости потока STM-1, соответственно,
на 4, 16, 64...: 622 Мбит/с (STM-4), 2,5 Гбит/с (STM-16), 10 Гбит/с (STM-64) и
40 Гбит/с (STM-256).
Рассчитав нагрузку на узлах сети, можно судить о том, мультиплексоры
какого уровня иерархии SDH
необходимо установить в каждом из них.
Полученные величины соответствуют количеству 2-мегабитных каналов.
Требования лишь одного узла G могут быть обеспечены коммутатором/ мультиплексором STM-1,так как требуется скорость 46
Мбит/с,а мультиплексор STM-1
обеспечивает скорость 155,25 Мбит/с. Узлы C и F
требуют большей канальной емкости - 206 и 294 канала, и должны быть оборудованы
коммутатором STM-4,обеспечивающим скорость622
Мбит/с.А остальные узлы, A,B,D,E требуют еще
большей канальной емкости-398,391,484,588 каналов и должны быть оборудованы
коммутатором STM-16,имеющим базовый уровень скорости
2,5 Гбит/с.
Таким образом,для построения сети SDH по заданным параметрам,потребуется 1 мультиплексор
уровня STM-1 ,2 мультиплексора уровня STM-4 и 4 мультиплексора уровня STM-16.
Архитектура сети - ячеистая. Ячеистая топология приводит к минимальному числу требуемых
мультиплексоров различных уровней и с этой точки зрения она оптимальна. Характеризуется высокой
отказоустойчивостью. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с
другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя
компьютерами.
Нагрузка на сегменты - от 26 до 588 каналов 2 Мбит/с;
Заключение
В результате выполнения курсовой работы были получены практические навыки
по расчету и построению корректирующих кодов, методов и алгоритмов эффективного
кодирования, в частности,циклическое кодирование. Также выполнен расчет сети
SDH. Работа состоит из двух разделов: теоретического и практического. В
теоретической части рассмотрены принципы работы и существующие на сегодняшний
день стандарты систем факсимильной связи, в практической части спроектирован
циклический код , рассмотрено и осуществлено исправление ошибок в передаваемом
сообщении, произведен расчет сети SDH.В ходе выполнения данной курсовой работы построен циклический
код,осуществлено обнаружение и исправление одной ошибкив построенном коде.По
итогам расчета сети SDH сделаны выводы
о архитектуре сети, нагрузке на узлы и параметрах требуемых мультиплексоров, а
именно:
- Архитектура - "ячеистая";
- Нагрузка на сегменты - от 26 до 588
каналов 2 Мбит/с;
- Нагрузка на узлы - от 46 до 1176
каналов 2 Мбит/с;
- Задействованны уровни иерархии SDH от
STM - 1 до STM-16.
Требования лишь одного узла G могут быть обеспечены коммутатором/ мультиплексором STM-1.
Узлы C и F требуют большей канальной емкости, и должны быть оборудованы
коммутатором STM-4.А остальные узлы, A,B,D,E требуют еще большей канальной
емкости и должны быть оборудованы коммутатором STM-16,имеющим базовый уровень скорости 2,5 Гбит/с.
Список
литературы
факсимильный связь мультиплексор сеть
1. Передача дискретных сообщений: Учебник для
вузов; Под редакцией В. П. Шувалова. - М.: Радио и связь, - 1990 - 464 с.
2. Абдуллаев Д. А, Архипов М. Н. Передача
дискретных сообщений в задачах и упражнениях: учебное пособие для вузов. - М.
Радио и связь 1985
. Игнатов В. А. Теория электрической связи и
передачи сигналов: Учебники для вузов. - 2-е издание, переработанная и
дополненная. - М.: Радио и связь, 1991 - 280с.
. Тутевич В. Н. Телемеханика: Учебное пособие
для студентов вузов - 21 издание., переработанные и дополненные. - М.: Высшая
математика
5. Финк Л.М.Теория передачи дискретных
сообщений.-Советское радио,1970 - 731с.
6. Крук Б. И. Телекоммуникационные системы и сети.
Новосибирск
7. Уайндер С. Справочник по технологиям и средствам
связи/пер. с англ.; Под ред. Субина О. М. - М.: Мир, 2000 - 342c.
8. Шувалов В. П. Факсимильная
связь. М.: Радио и связь,1990 - 345c.
9. И.Г.Бакланов
"Технологии измерений первичной сети. Часть 1. Системы Е1,PDH, SDH.";
ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000 -
298с.
10. Слепов Н.Н. "Синхронные цифровые сети
SDH" -М.: Эко-трендз
11. Бородин А.Ф. Введение в теорию
помехоустойчивого кодирования. М.: Сов. Радио, 1968 - 358c.
12. Злотник Б.М.
Помехоустойчивые коды в системах связи.-M.: Радио и связь, 1989.-232 c.
13. Питерсон У., Коды,
исправляющие ошибки, пер. с англ., М., 1964 -346c.
14. Кловский Д.Д. Теория
передачи сигналов. -М.: Связь, 1984 -249c.
15. Компьютерные сети. Принципы. Технологи,
протоколы. В.Г. Олифер. - СПБ.: Питер, 2004. - 864с.