Глава 2

Контроль достоверности передачи и хранения информации.

Помехоустойчивое кодирование информации

2.1. Общие сведения о каналах передачи данных

В процессе выполнения возложенных на АСОИиУ функций осуществляется достаточно активный обмен данными между отдельными узлами, устройствами и подсистемами внутри системы.

При распределенной обработке информации, а также при централизованном управлении рассредоточенными объектами взаимодействие между территориально удаленными системами обработки информации или системой управления и объектами управления осуществляется за счет интенсивного обмена дынными между ними.

В обоих случаях передача данных от источника информации к приемнику осуществляется по каналу передачи данных, под которым понимают совокупность технических средств и физическую среду передачи данных.

Физической средой передачи (распространения) данных является некоторый естественный или специально организуемый канал связи, по которому данные передаются при помощи сигналов: электрических (по проводам), световых (по оптоволокну), электромагнитных волн (в пространстве) и прочих.

Технические средства – это, как правило, устройства сопряжения, облегчающие согласование сигнала и канала связи по их характеристикам, а также по соотношению скорости передачи информации и пропускной способности канала связи.

Каналы связи классифицируются по различным признакам – по используемой среде передачи (проводные, кабельные, оптоволоконные, радиоканалы и т.д.), по полосе частот (высокочастотные, коротковолновые, световые и т.д.), по типу сигналов, подаваемых на вход канала и наблюдаемых на его выходе и т.п. В соответствии с последним из приведенных признаков принято различать непрерывные и дискретные (цифровые) каналы передачи. Если входные и выходные сигналы описываются непрерывными функциями времени, которые могут принимать значения, непрерывно заполняющие некоторый интервал на числовой оси, то их называют непрерывными (аналоговыми) сигналами, а соответствующий канал – непрерывным. Если же входные и выходные сигналы канала могут принимать только конечное множество дискретных (разрешенных) значений, то канал называют дискретным (цифровым).

Любое сообщение, поступающее на вход канала связи, имеет форму сигнала (электрического, оптического и пр.), изменяющегося во времени. При этом уже неважно в какой первоначальной форме было представлено передаваемое сообщение – были ли это звуки речи или музыки, текст отчета или донесения, показания измерительного прибора или кардиограмма больного и т.д. Во всех случаях исходное сообщение преобразуется в сигнал, а устройство, осуществляющее это преобразование, должно быть таким, чтобы изменения сигнала были с достаточной точностью аналогичны изменениям сообщения. На приемном конце канала связи переданный сигнал вновь преобразуется так, что он принимает форму передаваемого сообщения – преобразуется в звук, текст или кардиограмму.

Казалось бы, что преобразование различных сообщений в электрический сигнал окажется достаточным, чтобы, унифицировать методы и средства передачи информации. В действительности передача информации с помощью аналоговых электрических сигналов не обеспечивает желаемой степени унификации и, что самое неприятное, не защищает передаваемые сигналы от воздействия неизбежных помех.

Преимущества цифровых систем передачи данных состоят в том, что они не только обеспечивают возможность полной унификации, но и позволяют достичь любую требуемую достоверность передачи.

В цифровом (дискретном) канале сигналы на его входе и выходе представляют собой последовательность символов некоторого алфавита. Если выбранный алфавит состоит всего из двух символов – например «0» и «1», то канал называют двоичным.

На рис. 2.1 приведена обобщенная структурная схема передачи информации по двоичному каналу.

Рис.2.1. Обобщенная структурная схема передачи информации по дискретному (двоичному) каналу

Поступающая от источника информация с помощью преобразователя П₁ преобразуется в последовательность двоичных символов. Символы этой последовательности с помощью технических средств канала (модулятора) преобразуются в электрические сигналы, передаваемые по каналу связи, где они обычно искажаются помехами. На приемном конце технические средства канала (демодулятор) преобразуют поступившие искаженные сигналы в последовательность двоичных символов, а преобразователь П₂ – в форму исходного сообщения. В результате в приемник поступит искаженная информация, если в структуре канала не предусмотреть устройства защиты от возможных ошибок.