Определение оптимальной связывающей сети

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Декабря 2010 в 18:33, Не определен

Описание работы

Таким образом, проблема обеспечения надежности и устойчивости работы управляющих систем со встроенными ЭВМ в условиях весьма многочисленных, разнообразных по физической природе, частотным характеристикам и энергетическому спектру помех, является актуальной и своевременной задачей, требующей для своего решения особых, нетрадиционных подходов.

Файлы: 1 файл

Основной материал.doc

— 1.13 Мб (Скачать файл)

       Для повышения помехоустойчивости каналов  передачи информации разработаны специальные методы, сокращающие влияние шумов. Несмотря на то, что каналы связи весьма разнообразны, а помехи специфичны, существуют общие способы борьбы с ними.

       Необходимо  максимально снизить уровень  помех и максимально повысить уровень полезного сигнала, то есть увеличить отношение сигнал/шум. Увеличение отношения сигнал/шум может достигаться за счет представления информации в виде импульсов, четко выделяемых на фоне помех.

       Борьба  с помехами уменьшает, но не исключает  вероятность появления ошибок. Что  бы их учесть или ликвидировать вводятся различные способы кодирования, которые учитывают вероятность ошибок и при их обнаружении, либо их устраняют, либо выдают соответствующее сообщение. К таковым кодам относятся корректирующие коды, систематические коды и контроль по четности.

       Корректирующие  коды – класс кодов, обладающих свойством  обнаруживать с заданной точностью и исправлять возникающие ошибки с целью повышения помехоустойчивости информационных систем при передаче, хранении и обработке дискретной информации.

       Для организации работы корректирующих кодов используется введение принципа избыточности информации, за счет чего основная информация приобретает помехоустойчивые свойства. Но для расположения такой избыточной информации необходимо ввести дополнительные разряды, которые заполняются соответствующим кодом.

       Систематические коды. Такие коды  состоят из двух частей, первая часть содержит  k – контролирующих разрядов, вторая часть содержит m – информационных разрядов. Причем m+k=n – число разрядов в информационном слове. Корректирующая способность такого кода численно равна  вероятности обнаружения  и исправления ошибки.

       При передаче двоичных сообщений ошибка может заключаться только в замене 0 на 1 или 1 на 0. Складывая (по модулю 2) соответствующие разряды оригинала и полученного сообщения поразрядно, можно установить ошибки. Если получили 0, то ошибок нет, если получили 1, то ошибка есть. Причем видно, что те разряды, которые  в сумме дают 1, то ошибка именно в этом разряде. Передав повторно полученное ошибочное сообщение, согласно двойной инверсии получим верное сообщение.

       Остается  установить, каким образом перееденное  сообщение сравнивается с оригиналом, который остался  в первоначальном месте. На этот счет есть  первая часть сообщения, которая имеет информации о передуваемом слове, например, наличие в нем единиц – вес сообщения. Если вес сообщения не совпадает с весом полученного слова, то произошла ошибка.

       Несмотря  на простоту в использовании двоичных кодов, они обладают серьезным недостатком  за счет значительной разницы в наборах цифр между двумя соседними значениями. Для уменьшения вероятности ошибки в двоичных кодах используют код Грея, в котором каждые две позиции отличаются только одним разрядом, то есть на 1 бит. Поэтому выходной сигнал может быть представлен лишь одним из двух состояний –  истинным или ложным.

       Для обнаружения однократной ошибки и ее исправления применяется контроль по четности, который заключается в том, что сумма двоичных единиц в машинном слове, включая контрольный разряд, должна иметь определенную четность, то есть быть либо всегда четной, либо всегда нечетной.

       Рассмотренные коды дают информации об одной ошибке. Но ошибок может быть несколько. Причем исправление одной из них, может привести к появлению дополнительных ошибок. Существуют на этот счет другие возможности, которые основаны на иных принципах работы. Например, в методе циклического избыточного контроля (CRC) в качестве контрольной информации используется остаток от деления двоичного числа, которое представляют собой исходные данные, на известный делитель. Как правило, делитель выбирается таким, чтобы остаток составлял 2 или 4 байта. При приеме остаток прибавляется к принятым данным и полученное число делится на тот же делитель. Равенство итогового остатка нулю свидетельствует о правильности приема.

       Восстановление  потерянных кадров проводится путем их повторной передачи. При передаче с установлением логического соединения каждый блок данных нумеруется и для подтверждения его получения приемник посылает передатчику специальный блок данных – положительную или отрицательную квитанцию. Если передатчик не получил квитанции или получил отрицательную квитанцию, он проводит повторную передачу.

       1.3.3 Дополнительные возможности повышения помехоустойчивости

       Для повышения качества функционирования технических средств можно использовать многократное повторение однотипных блоков, сигналов, для получения требуемой помехоустойчивости или надежности. Такую избыточность называют избыточностью повторения.

       Еще одной возможностью повышения помехоустойчивости является использование статистики сообщений. Например, если при передаче текста отдельные буквы в словах приняты неверно, то ошибки в отдельных буквах не означают невозможности правильно прочесть слово, в котором произошла ошибка. Ошибка в одной букве может образовать такое сочетание букв, которое вообще не является словом данного языка. Поэтому обычно заменяют принятую невозможную комбинацию букв ближайшей возможной. На этом принципе восстановления основаны некоторые современные помехоустойчивые системы. 

       2 Практическая работа

      2.1 Определение оптимальной связывающей сети, согласно расстоянию и объему передаваемой / получаемой информации между звеньями сети

       На  рисунке 4 представлена схема размещения пунктов А-М и дано расстояние между ними.

       Объём информации для передачи из пункта А в каждый пункт и получаемых из них, дано в таблице 1. Технический объём передаваемого пакета сообщений не должен превышать 2,5 Гб информации. Необходимо организовать передачу информационных сообщений между всеми пунктами согласно расстоянию и объему передаваемой / получаемой информации между ними.

       

    1. Схема размещения пунктов А-М
      1. Объём информации для передачи из пункта А в каждый пункт и получаемых из них
Пункты Б В Г Д Е Ж З И К
Получение 375 405 275 585 510 560 435 390 465
Возврат 100 235 375 140 280 400 - 70 245

       Представив  кратчайшую связывающую сеть, группируем пункты с учетом передаваемого / получаемого объёма информации, и максимального объёма информационного пакета:

      1. Сгруппированные пункты по маршрутам
Маршрут 1 Маршрут 2
Пункт Объём передаваемой / получаемой информации Пункт Объём передаваемой / получаемой информации
Б 375 100 Г 275 375
В 405 235 Д 585 140
З 435   Ж 560 400
К 465 245 И 390 70
Е 510 280      
Итого: 2190 860 Итого: 1810 985

       Этот  этап расчетов имеет  целью связать  все пункты каждого маршрута, начиная с пункта А, замкнутой линией, которой соответствует кратчайший путь объезда этих пунктов. С этой целью проводятся специальные расчеты, один из методов которых, называемый «методом треугольников», приводится ниже.

      1. Симметричная матрица маршрута 1
  A 7,0 11,3 15,7 14,3 8,5
  7,0 Б 4,3 8,7 7,3 1,5
  11,3 4,3 В 4,7 11,0 5,2
  15,7 8,7 4,7 З 6,3 7,2
  14,3 7,3 11,0 6,3 К 5,8
  8,5 1,5 5,2 7,2 5,8 Е
56,8 28,8 36,5 42,6 44,7 28,2
 

       Для каждого маршрута строим таблицу, называемую симметричной матрицей. Для маршрута 1 она приведена  в  таблице 3. По главной диагонали в ней размещены пункты, включаемые в маршрут. Цифры  в клетках показывают кратчайшие  расстояния между ними.

       Начальный маршрут строим для трех пунктов матрицы А, З, К, имеющих наибольшие значения величины, показанной в итоговой строке.

       Для включения последующих пунктов  в маршрут выбираем из оставшихся пунктов в таблице пункт, имеющий наибольшую сумму, например, В. Затем необходимо определить между какими пунктами начального маршрута его следует вставить. Для этого  следует   поочередно вставлять пункт В между каждой соседней парой пунктов АЗ, ЗК, КА.

       При этом для каждой пары пунктов необходимо найти величину приращения маршрута  (∆)  по формуле:

       kp = Cki + Cip –  Ckp ,

   где С – расстояние;

          i – индекс включаемого пункта;

          k – индекс первого пункта из пары;

          p – индекс второго пункта из пары.

       При включении пункта В между первой парой пунктов АЗ  определяем размер приращения ∆АЗ: ∆АЗ = САВ + СВЗ – САЗ= 11,3 + 4,7 15,7 = 0,3

       Для пунктов ЗК приращение маршрута при включении пункта В равно:

ЗК = СЗВ + СВК – СЗК = 4,7 + 11,0 6,3 = 9,4

       Для пунктов КА соответственно: ∆КА = СКВ + СВА – СК = 11 + 11,3 – 14,3 = 8

       Из  полученных значений выбираем минимальное  значение ∆АЗ = 0,3  и между соответствующими пунктами вставляем пункт В. Получаем маршрут АВЗКА.

       Выбираем в таблице 4 еще не включенный в маршрут пункт Б.

       АВ = САБ + СБВ – САВ  = 7,0 +4,3 – 11,3 = 0

       ВЗ = СВБ  + СБЗ – СВЗ    = 4,3 + 8,7 – 4,7 = 8,3

       ЗК = СЗБ  + СБК – СЗК    = 8,7 + 7,3 – 6,3 = 9,7

       КА = СКБ + СБА – СКА = 7,3 + 7,0 – 14,3 = 0

       Так как наименьшей величиной является ∆АВ (∆КА логически не подходит), пункт Б включаем между АВ и получаем  маршрут АБВЗКА.

       Выбираем  в таблице 3 еще не включенный в маршрут пункт Е.

       АБ = САЕ + СЕБ – САБ = 8,5 + 1,5 – 7,0 = 3,0

       БВ = СБЕ + СЕВ – СБВ  = 1,5 + 5,2 – 4,3 = 2,4

       ВЗ = СВЕ + СЕЗ – СВЗ  = 5,2 + 7,2 – 4,7 = 7,7

       ЗК = СЗЕ + СЕК – СЗК = 7,2 + 5,8 – 6,3 = 6,7

Информация о работе Определение оптимальной связывающей сети