Экзамен Курс делится на две части: Теоретическая (стр. 1 из 10)
ПДИ
Часть 1
Лекции по ПДИ для заочников/вечерников
Лекции
Лабораторные работы
Курсовая работа
Экзамен
Курс делится на две части:
1) Теоретическая;
2) Аппараты и сети передачи данных.
ТЕМА 1
Система передачи дискретных сообщений и ее особенности
1.1. Краткая историческая справка
В начале XIX в. с развитием знаний по электричеству и магнетизму делались попытки создать телеграф на их основе. Однако первые проекты электростатического, электрохимического, электромагнитного телеграфов не имели широкого практического применения. Русскому ученому Шиллингу удалось создать первый в мире пригодный для использования телеграфный аппарат. Электромагнитный телеграфный аппарат, отличающийся высокой эффективностью, простотой конструкции и надежностью, был продемонстрирован им 9 октября 1832 г.
Опыты по применению электричества для передачи сообщений на расстояние велись и за границей. Наиболее удачными оказались работы американца С. Морзе, который в 1837 г. разработал пишущий аппарат, применив оригинальный код, который впоследствии стал первым стандартом в области кодирования.
Дальнейшее развитие телеграфного дела в России связано с именем Якоби, который в период с 1838 г. по 1852 г. разработал несколько оригинальных конструкций телеграфных аппаратов. В их числе и первый буквопечатающий аппарат, в котором были заложены основные принципы (равномерный код, распределители, синхронизация) телеграфного аппаратостроения. На железных дорогах телеграфная связь как средство регулирования движения поездов появилась в 1845 г.
В 1859 г. был предложен метод одновременной встречной работы (дуплекс), что позволило в 2 раза увеличить пропускную способность линий. В 1874 г. был разработан многократный синхронный аппарат, положивший начало применению временного разделения каналов (мультиплексирование).
Изобретение в 1895 г. радио А.С. Поповым открыло новую область применения телеграфа - радиотелеграф для связи с подвижными объектами.
В начале XX в. одним из основных направлений работ в области развития телеграфной техники было создание удобных в эксплуатации, надежных и малогабаритных аппаратов с клавиатурой типа пишущей машинки. Первый стартстопный аппарат был разработан в Америке в 1915 г.
Наряду с разработкой и совершенствованием оконечной аппаратуры велись работы по созданию аппаратуры частотного уплотнения линий связи. На ее основе в 1937 г. в Ленинграде были изготовлены первые отечественные системы тонального телеграфирования.
В начале 50-х годов XX в. начинается новый этап в развитии средств передачи дискретных сообщений. Наряду с дальнейшим совершенствованием телеграфной техники появляется новый вид связи - передача данных. Область применения этого вида связи очень широка. Это - управление перевозочным процессом на железнодорожном и других видах транспорта, централизованный учет почтовых операций, банковское и биржевое дело, управление материально-техническим обеспечением. На железнодорожном транспорте системы ПД составляют техническую основу автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ), которая способствует совершенствованию системы управления эксплуатационной работой, увеличению пропускной способности станций и участков, повышению производительности труда.
В общей системе электросвязи МПС телеграфная связь и передача данных выступают как в роли общетехнологической связи (приказы, распоряжения, справочные и информационные системы, обращение к базам данных), так и в роли оперативно-технологической связи (предупреждения, телеграммы о розыске грузов, наличии свободных мест в пассажирских поездах и др.).
1.2. Особенности систем дискретной связи
Классическими представителями систем передачи дискретных сообщений являются такие виды электрической связи как телеграф и передача данных.
Телеграфная связь – служит для передачи коротких буквенно-цифровых, смысловых документов между людьми. Передача данных появилась в начале 50-х годов XXв. в США, как связь между ЭВМ в системах управления военными объектами. Она имеет дело с передачей формализованных цифровых данных между вычислительными машинами.
Сущность передаваемых документов, а также различие в применении сообщений накладывают отпечаток на основные характеристики этих систем связи.
1. Скорость передачи дискретных сигналов. Для телеграфной связи она составляет 50, 100, 200 импульсов/с. Скорость ввода и вывода информации при этом составляет от 400 до 1600 знаков/мин, что соответствует физиологическим возможностям человека по восприятию информации. В системах передачи данных скорость передачи сигналов достигает значений в десятки и сотни тысяч импульсов в секунду, что приближается к скоростям ввода и вывода информации в ЭВМ.
2. Требования к точности приема дискретных сообщений, определяемые допустимым значением вероятности ошибочного приема символов. В телеграфной связи допускается наличие трех ошибок на 100 тыс. принятых знаков. В большинстве случаев эти ошибки могут быть исправлены человеком благодаря смысловой избыточности языка. В передаче данных нормы по вероятности ошибочного приема знака значительно жестче и составляют от одной ошибки на 100 тыс. символов до одной ошибки на 100 млн. символов. Столь жесткие требования объясняются тем, что любая последовательность цифр, принимаемая ЭВМ, имеет смысл. Замена любой из них приводит к неверным результатам расчетов и, как следствие, к ошибочным решениям.
Несмотря на функциональные различия и разные требования по скорости и точности передачи, и телеграф, и передача данных имеют много общего. Это и терминология, и единый импульсно-кодовый метод передачи, и методы защиты от ошибок, и некоторые технические решения.
1.3. Структурная схема системы передачи дискретной информации
Как и любая система связи, система ПДИ включает в себя в общем виде передатчик, канал связи и приемник (рис.1.1). Передатчик обеспечивает преобразование сообщения-оригинала в сигнал, канал переносит этот сигнал из одной точки пространства в другую в помехоактивной среде, приемник выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение-копию, выдавая его получателю сообщения.
Рис. 1.1
Вначале осуществляется кодирование кодирующим устройством КУ, а затем – дискретная модуляция модулятором М. На приеме вначале осуществляется регистрация регистрирующим устройством РУ, а затем декодирование декодирующим устройством ДУ. Таким образом, каждый элемент сообщения х сначала превращается в кодовую комбинацию р, а затем уже в электрический сигнал zпeр. Принятый электрический сигнал zпр превращается в кодовую комбинацию q, а затем – в элемент сообщения у. В системе ПДИ имеют место два взаимообратных процесса: кодирование-декодирование и дискретная модуляция-регистрация.
Принятый электрический сигнал zпр отличается от переданного сигнала zпер вследствие его ослабления при прохождении по среде передачи (провод, эфир, оптическое волокно), действия внешних и внутренних электромагнитных полей (помехи), запаздывания во времени. Поэтому приемник не всегда может точно выполнить обратное преобразование электрического сигнала в сообщение и принятая кодовая комбинация q может отличаться от переданной р. Отсюда и сообщение-копия может отличаться от сообщения-оригинала.
Необходимо так спроектировать, построить и эксплуатировать систему ПДИ, чтобы эти различия были минимальными, т.е. следует стремиться к выполнению условия
(у - х)® min
C обеих сторон системы ПДИ должны быть передатчик и приемник (рис. 1.2) и обмен сообщениями надо осуществлять либо по двум разнонаправленным каналам (симплекс, рис. 1.2, а), либо по одному каналу поочередно в противоположных направлениях (полудуплекс, диалоговый режим работы, рис. 1.2, б), либо вести одновременную встречную передачу (дуплекс, двусторонний монолог, рис. 1.2, в).
Рис. 1.2
ТЕМА 2
Преобразование элементов дискретного сообщения в электрические сигналы
2.1. Кодирование. Основные понятия и определения
В общем случае под термином кодирование понимают замену символов одной графической системы символами другой графической системы. Графические системы могут быть знаковые и числовые. Знаковые системы в качестве элементов используют буквы или условные символы. Знаковым системам присуще определенное конечное количество символов, определяемое азбукой.
Числовые системы более разнообразны, так как числа могут иметь различные основания (десятичная, троичная и др.). Числовые системы строятся единообразно, по одному и тому же закону, который определяет любое число как сумму произведений значащих цифр системы счисления на основание в степени от 0 до (n-1), т.е.
где n - количество разрядов числа; А - значащие цифры системы счисления; а — основание системы счисления.
Условные обозначения, основание и значащие цифры двоичной, десятичной и шестнадцатеричной систем счисления приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Система счисления | Основание a | Значащие цифры A |
| Двоичная (B) | 2 | 0; 1 |
| Десятичная (D) | 10 | 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 |
| Шестнадцатеричная (H) | 16 | 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; A; B; C; D; E; F |
Пример