Анализ средств обеспечения безошибочности передачи данных в сетях

В соответствие с особенностями корректирующих кодов выбираются кодирующие и декодирующие устройства. Один из методов построения кодирующих устройств предполагает применение логических схем, на выходах которых при каждом такте кодирования образуются контрольные элементы. Такие устройства более целесообразны при малых значениях информационных и контрольных символов. Другой способ требует наличия запоминающего устройства в котором контрольные символы хранятся и извлекаются лишь при появлении на входном регистре информационных символов.

Наиболее сложным построением декодирующих устройств является метод сравнения, который требует запоминающих устройств большой емкости. При пользовании более простым методом контрольных чисел декодирующее устройство по принятым информационным символам вновь образует контрольные символы, которые и сравнивает с полученными по каналу связи. Метод коррекции предполагает корректировку информационных символов в зависимости от проверок, осуществляемых по элементам, отстающим друг от друга на какой-то определенный шаг. Информационные элементы из информационного регистра поступают в сумматоры, число которых равняется количеству контрольных символов. Образовавшиеся на выходах сумматоров контрольные символы записываются в ячейки проверочного регистра.

Формирование элементов кодовой комбинации и ее выдача в канал связи выполняются под воздействием управляющих импульсов через переключатель.

При декодировании каждая кодовая комбинация фиксируется в приемном регистре и проверяется на четность в сумматорах. При правильной передаче на выходах сумматоров отмечаются только нули, и информационные элементы через переключатель выдаются получателю. Если же передача произошла неверно составляется ненулевое контрольное число, в зависимости от которого дешифратор формирует семиэлементную комбинацию, состоящую из семи нулей и одной единицы в том элементе, где произошла ошибка. При сложении этой комбинации с принятой кодовой комбинацией образуется правильное число, информационные элементы которого через переключатель будут отправлены получателю.

Кодирующие и особенно декодирующие устройства, применяемые для кодов с исправлением ошибок, являются более сложными, поскольку схемы их построения содержат целый ряд дополнительных устройств.

Разработаны два варианта упрощенной технической реализации таких декодирующих устройств:

·   Вероятностный, при котором высоковероятные малоискаженные кодовые комбинации декодируются без проверки, а маловероятные, сильноискаженные - с проверкой и исправлениями.

·   Алгебраический, при котором используется неоптимальный алгоритм декодирования, имеющий более простую схему построения.

В вычислительных системах корректирующие коды в основном используются для обнаружения ошибок, исправление которых осуществляется путем повторной передачи искаженной информации. С этой целью почти все сети используют системы передачи с обратной связью. Кроме того, наличие между абонентами двусторонней связи облегчает применение таких систем.

Системы передачи с обратной связью подразделяются на:

·   системы с решающей обратной связью;

·   системы с информационной обратной связью.

В первом случае решение о повторной передаче информации выносит приемник, а во втором случае аналогичное решение принимает передатчик.

Особенностью системы с решающей связью (или, как их иначе называют, систем с автоматическим запросом ошибок, или систем с перезапросом) является обязательное применение помехоустойчивого кодирования, с помощью которого на приемной станции осуществляется проверка принимаемой информации. Канал обратной связи используется для посылки на передающую сторону или сигнала переспроса, который свидетельствует о наличии ошибки и необходимости повторной передачи, или сигнала подтверждении правильности приема, автоматически определяющего начало следующей передачи.

В целях повышения скорости передачи передающая аппаратура обычно не ожидает сигнала с приемной стороны, а работает непрерывно. При появлении ошибки и приеме сигнала переспроса она повторяет всю информацию, начиная с неверно принятой. Это несколько усложняет всю систему в целом, так как требуется дополнительное ЗУ.

В системах с решающей обратной связью ошибки могут возникнуть и при передаче сигналов по обратному каналу. Так, если сигнал переспроса не достигнет передатчика, то передатчик не осуществит повторной посылки сообщения, которое было принято неверно. В результате сообщение к абоненту не поступит. Такое явление называется аннигиляцией сообщения. Если же вместо сигнала подтверждения по каналу обратной связи будет принят сигнал переспроса, то у абонента появится лишняя информация (ложные повторы). В практической работе для уменьшения вероятности ошибок подобного рода сигнал подтверждения кодируется нулями, а сигнал переспроса - единицами.

Различают системы с ограниченным и неограниченным числом повторений передач. В первом случае заранее устанавливается максимальное число повторений, при достижении которого передатчик прекращает отвечать на переспросы, а приемник решает, какое из нескольких полученных сообщений считать правильными. Во втором случае посылка нового сообщения начинается лишь после прекращения всех переспросов.

В системах с информационной обратной связью передача информации осуществляется без помехоустойчивого кодирования. По каналу обратной связи приемник передает всю ту информацию, которая была им принята по прямому каналу и записана в его ЗУ. Передатчик сравнивает хранящуюся у него информацию с принятой по каналу обратной связи и при правильной передаче посылает сигнал подтверждения. В противном случая происходит повторная передача всей информации.

Системы с информационной и решающей обратной связью могут иметь адресное и безадресное повторение. Преимущество систем с адресным повторением заключается в том, что при обнаружении ошибок повторно передается не вся информация, как в системах с безадресным повторением, а только ошибочная информация. Однако использование системы с адресным повторением связано со значительным усложнением схем построения приемопередающей аппаратуры.

Системы с решающей и информационной обратной связью обеспечивают одинаковую достоверность. При возникновении ошибок, которые группируются в пакеты, предпочтительнее системы с информационной обратной связью, поскольку передача сообщений по обратному каналу происходит в более благоприятные интервалы времени, чем по прямому каналу.

Однако системы с информационной обратной связью имеют более сложное техническое оборудование, а используемые в них каналы связи характеризуются меньшей пропускной способностью. Поэтому в действующих сетях чаще применяются системы с решающей обратной связью в сочетании с контролем на четность или циклическим кодированием.