Экзаменационные вопросы по электросвязи.

1. Назначение, цели, задачи и требования, предъявляемые к авиационной связи.

Авиационная электросвязь гражданской авиации является одним из основных средств обеспечения руководства деятельностью гражданской авиации и управления воздушным движением. Правильная организация связи является одним из главных условий обеспечения безопасности и регулярности полетов воздушных судов, а также производственной деятельности предприятий и организаций гражданской авиации.Электросвязь гражданской авиации представляет собой совокупность центров, станций связи, оконечных устройств, различных средств электросвязи, объединенных между собой сетями электросвязи. Условные обозначения средств авиационной электросвязи приведены в приложении. Авиационная электросвязь гражданской авиации выполняет следующие основные функции: передачу центрами (пунктами) УВД экипажам воздушных судов указаний, распоряжений и различных видов сообщений по обеспечению безопасности и регулярности воздушного движения и получение от них донесений, сообщений на всех этапах полета; взаимодействие центров (пунктов) управления воздушным движением в процессе управления воздушным движением, планирования и организации полетов; оперативное взаимодействие служб авиапредприятий (предприятий по ИВП и УВД); передачу административно-управленческой и производственной информации; передачу данных различных АСУ гражданской авиации. Основные требования, предъявляемые к авиационной электросвязи гражданской авиации: своевременность установления связи; надежность и бесперебойность связи; обеспечение требуемой скорости передачи информации; обеспечение требуемой достоверности передачи информации; обеспечение необходимой скрытности при передаче информации; максимальная эффективность и экономичность функционирования электросвязи.

2. Способы обеспечения своевременности, надежности, непрерывности, скорости, скрытости и эффективности связи.

3. Авиационная воздушная связь в концепции построения систем CNS/ATM.

CNS/ATM – концепция управления воздушным движением, навигацией и связью.

Основной будущей системой связи будет интегральная сеть авиационной электросвязи(ATN). В ее состав будет входить авиационная подвижная спутниковая служба, называемая также просто спутниковая система связи, и каналы ОВЧ и ВЧ радиосвязи. При этом с помощью системы воздушной связи по каналам ССС и традиционным каналам ОВЧ и ВЧ связи будут передаваться не только речевые сообщения, как это принято до сих пор, но и различные данные. Предполагается ряд данных, характеризующих параметры движения и состояния вс, передавать по каналу дискретно-адресной системы вторичного обзорного радиолокатора.

4. Диаграмма состояний. Количественная оценка информации.

5. Двоичное цифровое кодирование информации. Полиноминальные представления кодовых комбинаций.

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциаль­ные и импульсные коды.В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса — перепадом потенциала определенного направления…При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы следующих целей: наименьшей ширины спектра ре­зультирующего сигнала при одной и той же битовой скорости;синхронизации между передатчиком и приемником; способности распознавать ошибки; низкой стоимости реализации. Более узкий спектр сигналов позволяет на одной и той же линии (с одной и той же полосой пропускания) добиваться более высокой скорости передачи данных. Кроме того, часто к спектру сигнала предъявляется требование отсутствия по­стоянной составляющей, то есть отсутствия постоянного тока между передатчи­ком и приемником. В частности, применение различных трансформаторных схем гальванической развязки препятствует прохождению постоянного тока. Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точ­но знал, в какой момент времени необходимо считывать новую информацию с линии связи. Эта проблема в сетях решается сложнее, чем при обмене данными между близко расположенными устройствами, например, между блоками внутри компьютера или же между компьютером и принтером. На небольших расстояни­ях хорошо работает схема, основанная на отдельной тактирующей линии связи (рис. 2.35), так что информация снимается с линии данных только в момент при­хода тактового импульса. В сетях использование этой схемы вызывает труд­ности из-за неоднородности характеристик проводников в кабелях. На больших расстояниях неравномерность скорости распространения сигнала может привес­ти к тому, что тактовый импульс придет несколько позже или раньше соответст­вующего сигнала данных, и бит данных будет пропущен или считан повторно. Другой причиной, по которой в сетях отказываются от использования тактирующих импульсов, является экономия проводников в дорогостоящих кабелях.

Рис. 2.35. Синхронизация приемника и передатчика на небольших расстояниях

Поэтому в сетях применяются так называемые самосинхронизирующиеся коды, сигналы которых несут для передатчика указание о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита (или нескольких битов, если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой резкий перепад сигнала (так называемый фронт) может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком.

6. Данные, их скорость и частота передачи.

Данными называют информацию, представленную в формализованном виде, в котором обеспечивается возможность ее обработки при помощи технических средств, например, ЭВМ. Скорость передачи данных V, является величиной, обратно длительности передачи элемента сообщения τ, т.е V= 1/τ. Она выражается числом двоичных единиц, переданных в единицу времени бит/с. При скорости 1200 бит/с длительность элемента в импульсной последовательности кодовой комбинации составляет 833 мкс. Период следования импульсов T = 2τ, а частота F=1/T = 1/ 2τ = V/2 = 600 Гц.

7. Канал передачи данных и его структура.

Отличительным признаком канала ПД является наличие в нем аппаратуры передачи данных. В состав АПД входит устройство преобразования сигналов (УПС) и устройство защиты от ошибок (УЗО). УЗО не является обязательным компонентом АПД.

Компонентами канала ПД являются: А1- источник информации; УЗО - устройство защиты от ошибок; УПС – устройство преобразования сигналов; АПД – аппаратура передачи данных; КС - непрерывный канал связи; А2 - получатель информации; С1 – стык между УПС и КС.

Непрерывным каналом связи является, как правило, канал телефонной или телеграфной связи.

8. Импульсно-кодовая модуляция в системе цифровой авиационной воздушной связи.

Импульсно-кодовая модуляция основана на известном положении теоремы В.А. Котельникова о возможности представления любого непрерывного сигнала с ограниченным частотой F1 спектром короткими импульсами , частота следования которых, называемая частотой дискретизации , равна или больше 2F1, а амплитуды импульсов соответствует мгновенным значениям уровней сигнала. Каждый импульс при ИКМ подвергается квантованию по уровню на N частей, называемых шагами квантования. Таким образом, оказывается возможным кодировать аналоговый сигнал в момент дискретизации числами, соответствующими уровнями квантования. (рисунок).

Разновидностями ИКМ являются:

-дифференциальная импульсно–кодовая модуляция(ДИКМ) кодирует сигнал в виде разности между текущим и предыдущим значением. Для звуковых данных такой тип модуляции уменьшает требуемое количество бит на отсчет примерно на 25%; - адаптивная ДИКМ, является разновидностью ДИКМ, которая изменяет уровень шага квантования, что позволяет еще больше уменьшить требования к полосе пропускания при заданном соотношении сигнала и шума. Впервые применена для голосового сигнала в 1937 году Алеком Ривсом.

9. Избыточность канала передачи данных, ее классификация и роль в организации связи.

Основными характеристиками канала передачи данных является достоверность и своевременность передачи информации. Эффективным путем обеспечения требований, предъявляемых к качеству обмена информацией по этим характеристикам, является использование в канале ПД различных видов избыточности. Под избыточностью понимают меру превышения минимально необходимой величины или количества. Все виды избыточности в канале можно разделить на две основные группы: - избыточность компонентов оборудования; - избыточность, вводимая на уровне системы передачи данных.

Избыточность первой группы представляет собой совокупность различных видов избыточностей, вводимых в компоненты оборудования для создания определенного запаса прочности по выполнению возложенных на них функций и отдельных требований по качеству обмена информацией, например, по достоверности и скорости передачи. В состав этой группы входят сигнальная, кодовая, нагрузочная, конструктивная и параметрическая избыточность. Сигнальная избыточность характеризуется превышением фактического объема сигнала над минимально необходимым; кодовая или информационная избыточность основана на использовании свойств корректирующих кодов для обнаружения и исправления ошибок, возникающих из-за всякого рода помех. Нагрузочная избыточность имеет место в случае, когда в аппаратуру вводятся элементы с определенным запасом по мощности, напряжению или току. Конструктивная избыточность обусловлена унификацией компонентов. Параметрическая избыточность обеспечивается таким выбором начальных значений параметров компонентов, при котором время их пребывания в допустимой области максимально. Избыточность второй группы включает временную, аппаратную, структурную, функциональную и эксплуатационную избыточность. Временная избыточность представляет собой часть времени t, которое в совокупности с необходимым временем передачи определенного объема информации в реальных условиях M[t] составляет продолжительность заданного цикла передачи , т.е. Откуда ]=, гдеn0 – количество кодограмм, - длительность передачиi- й кодограммы. Наличие временной избыточности в канале ПД допускает возможность возникновения за цикл передачи кратковременных прерываний. Под аппаратурной избыточностью понимается наличие в канале ПД избыточного оборудования, однотипного с основным или рабочим. Эта избыточность является одним из видов резервирования различного оборудования системы ПД. Структурная избыточность системы ПД предполагает превышение в ее структуре, например числа каналов связи, позволяющих создать дополнительные цепи прохождения информации или обходные пути при выполнении заданных требований к параметрам системы. Эксплуатационная избыточность предусматривает превышение различных норм обслуживания оборудования сверх минимально необходимых при проведении восстановительных и регламентных работ для обеспечения заданных норм функционирования оборудования ПД в процессе длительной эксплуатации.