Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

n=32, i = 1,

 

 

 

произведем расчет для всех значений n и полученные результаты сведем в таблицу 1:

таб.1

ni	C1i	C2i	C3i	C4i	Ki	Pooi	Rожi
32	32	496	4960	35960	16	0.01588	0.0268
64	64	2016	41664	635376	48	0.0315	0.07496
128	128	8128	341376	10668000	112	0.06201	0.15355
256	256	32640	2763520	174792640	240	012017	0.260
384	384	73536	9363584	891881376	368	0.17473	0.3230
512	512	130816	22238720	2829877120	496	0.2259	0.35945
640	640	204480	43486080	6925158240	624	0.27389	0.37879
768	768	294528	75202816	14382538560	752	0.31888	0.38681
896	896	400960	119486080	26675267360	880	0.36106	0.38719
1024	1024	523776	178433024	45545029376	1008	0.40059	0.38237
1152	1152	662976	254140800	73001944800	1136	0.43761	0.37405
1280	1280	818560	348706560	111324569280	1264	0.47227	0.3315
1408	1408	990528	464227456	163059893920	1392	0.50468	0.32108
1536	1536	1178880	602800640	231023345280	1520	0.53497	0.30998
2048	2048	2096128	1429559296	730862190080	2032	0,63691	0,28333
4096	4096	8386560	11444858880	11710951848960	4080	0,81403	0,16310

Далее расчет можно не производить, так как из таблицы видно, что средняя относительная скорость Rож уменьшается с увеличением длины кадра.

Выбираем  по таб. 1. Оптимальную длину кадра по максимальной средней относительной скорости передачи

nопт = 896

 

 

Построим график зависимости средней относительной скорости передачи от длины кадра R=f(n):

 

 

Rож

0,4

0,36

0,32

0,28

0,24

0,20

0,16

0,12

0,08

0,04

0

                      5         6          7         8         9          10       11        12           Log2(n)

рис.6 график зависимости средней относительной

 скорости  передачи от длины кадра R=f(n)

 

6.2. Оптимальная длина кадра в звене ПД «nопт»

для алгоритма РОС НП.

 

Средняя относительная скорость передачи для РОС НП рассчитывается по формуле:

где  h- емкость буферного накопителя,

остальные значения  такие же, как и в протоколе РОС ОЖ.

Для протокола HDLC минимальная длина пакета составляет 40 единичных элементов.

Емкость буферного накопителя рассчитывается по формуле:

где tож = 2хtp +toc = 2х0,0625+0,01667 =0,14167с.

= 5000/80000 = 0,0625 с время распространения  сигнала;.

 toc = n1/B1 = 40/2400=0.01667с.

Для n=32 буфер будет равен

 

 

 

 

 

 

Произведем расчет всех значений и полученные результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2

ni	C1i	C2i	C3i	C4i	Ki	Pooi	hi	Rнпi
32	32	496	4960	35960	16	0.01588	12	0.41889
64	64	2016	41664	635376	48	0.0315	7	0,61091
128	128	8128	341376	10668000	112	0.06201	4	0,69200
256	256	32640	2763520	174792640	240	0,12017	3	0,66501
384	384	73536	9363584	891881376	368	0.17473	2	0,67324
512	512	130816	22238720	2829877120	496	0.2259	2	0,61172
640	640	204480	43486080	6925158240	624	0.27389	2	0,55575
768	768	294528	75202816	14382538560	752	0.31888	2	0,50567
896	896	400960	119486080	26675267360	880	0.36106	2	0,46106
1024	1024	523776	178433024	45545029376	1008	0.40059	2	0,42128
1152	1152	662976	254140800	73001944800	1136	0.43761	2	0,38576
1280	1280	818560	348706560	111324569280	1264	0.47227	2	0,35397
1408	1408	990528	464227456	163059893920	1392	0.50468	2	0,32544
1536	1536	1178880	602800640	231023345280	1520	0.53497	2	0,2998
2048	2048	2096128	1429559296	730862190080	2032	0,63691	2	0,22008
4096	4096	8386560	11444858880	11710951848960	4080	0,81403	2	0,10212

Выбираем  по таб. 2. Оптимальную длину кадра по максимальной средней относительной скорости передачи

nопт = 128

 

 

Построим график зависимости средней относительной скорости передачи от длины кадра R=f(n):

 

 

Rнп

0,7

0,63

0,56

0,49

0,42

0,35

0,28

0,21

0,14

0,07

0

                      5         6          7         8         9          10       11        12           Log2(n)

рис.7. график зависимости средней относительной

 скорости  передачи от длины кадра R=f(n)

 

 

7. Расчет эквивалентной вероятности ошибки

Для найденных в  предыдущем разделе КР, значений оптимальной длины кадра, выбрать оптимальный алгоритм повышения верности по минимуму эквивалентной вероятности ошибки (рэ).

 

 

 

7.1. Расчет эквивалентной вероятности ошибки

 для алгоритма РОС ОЖ.

 

Рассчитаем вероятность необнаруженной ошибки:

где сочетаний будет:

     

l = Dо  , так как для циклического кода БХЧ ( Боуз-Чоудхури-Хоквингем) минимальное кодовое расстояние Dо = 5.

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

            

          

                   

Подставляя полученные значения в формулу получаем:

 

Эквивалентная вероятность ошибки для алгоритма РОС ОЖ рассчитывается по формуле:

 

7.2 Расчет эквивалентной вероятности

 ошибки для алгоритма РОС НП

 

Рассчитаем вероятность не обнаруженной ошибки:

 где сочетаний будет:

     

l = Dо  , так как для циклического кода БХЧ ( Боуз-Чоудхури-Хоквингем) минимальное кодовое расстояние Dо = 5.

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

n= 128

                   

          

                   

 

Подставляя полученные значения в формулу получаем:

 

 

Эквивалентная вероятность ошибки в алгоритме РОС НП меньше чем в алгоритме РОС ОЖ. Исходя из этого в качестве оптимального алгоритма повышения верности выбираем алгоритм РОС НП.

 

8.Выбор протокола управления звеном ПД

Алгоритму РОС НП соответствует протокол управлнеия звеном ПД HDLC. Опишем данный протокол.

 

Структура кадра, применяемая в протоколе HDLC или формат кадра, можно изобразить так:

Флаг	Адрес	Управление	Пакет поля данных	Поле проверки кадра	Флаг
F	A	C	I	CRC	F
01111110	8 бит	8/16 бит	N=128 бит	16 бит	01111110

 

Заголовок кадра включает в себя три поля. Начинается заголовок однобайтовым полем,  в котором находится открывающий флаг F. За ним следует однобайтовое адресное поле, в котором записывается адрес вторичной станции (версия ISO), либо направление передачи кадра по информационному каналу (версия МККТТ). Замыкает заголовок кадра однобайтовое поле  или двухбайтовое поле управления С.

Размер поля данных I определяется величиной содержащегося в нем пакета.

Концевик кадра является замыкающей частью всего кадра. Он состоит из двухбайтового поля проверки кадра, который содержит проверочную циклическую последовательность CRC. За полем проверки кадра следует закрывающий флаг, которым заканчивается любой кадр (информационный или управляющий).

Кадр, не обрамленный флагами или имеющий длину между флагами меньше 32 бит является ложным.

Если кадром сразу не передается последующий кадр, пространство между ними заполняется следующими друг за другом флагами, выполняющими здесь роль синхросимволов.

Поле кадра.

• Флаг F. Для определения начала конца кадра используется особая комбинация 0111110, являющаяся одновременно комбинацией кодовой синхронизации. Перед  отправлением кадра в информационный канал всегда выполняется операция битстаффинга.
• Адресное поле А. Адрес станции на уровне звена данных по версии ISO необходим чтобы допустить возможность наличия нескольких станций на одной линии. Адресное поле позволяет адресовать до 254 станции на одной линии. Для организации шлейфа выделен адрес 8 нулей, а глобальный адрес 8 единиц, присваевается тем кадрам-командам, которые должны принять и выполнить все станции. При этом любой кадр ответ должен содержать собственный адрес вторичной станции. Так как все диалоги происходят между первичными и вторичными станциями, то адресное поле указывает, в какой вторичной станции направлялся кадр и от какой приходит. В стандарте ISO предусматривается вводить расширение адресного поля. В этом случае адресное поле может состоять из цепочки байтов. В версии МККТТ для соединения «точка-точка» кадра содержащие команды, передаваемые из звена данных и ответы, передаваемые в звено данных имеют адрес А(11000000), а кадры, содержащие команды, передаваемые в звено данных и ответы, передаваемые из звена данных, имеют адрес В (1000000). Все принимаемые кадры с адресным полем, отличающимся от А и В, стираются.
• Поле проверки кадра. Это поле содержит информацию, позволяющую проверить кадр на наличие ошибки. Версия ISO не стандартизирует метод проверки кадра и поэтому наряду с CRC в этом поле могут размещаться контрольные суммы и другие виды проверки. Версия МККТТ использует метод, в котором двухбайтовый символ проверки является дополнением до 1, суммы по модулю 2, двух слагаемых : остатка от деления по модулю 2 на образующий полином Р(х) = х16+х12+х5+1. И последующего деления по модулю 2 на образующий полином. Образующий полином Рх предложен рекомендацией V-41МККТТ. Этот алгоритм проверки кажется сложным, однако, дает возможность полностью избежать нулевой последовательности и уменьшает вероятность не обнаружения ошибки во  флаге.
• Поле данных I. Определяется длиной вложенного в это поле пакета. Предпочтительная максимальная длина поля данных, самого пакета для протокола Х.25 ограничена 128байтами, хотя она может быть равна любому числу, являющемуся степенью двойки в пределах от16 до 1024.
• Поле управления. Записанные в это поле коды позволяют: определить тип кадра, сообщить номера переданного N(S) и ожидаемого на приеме N(R) кадров, передать либо команду, либо ответ, ввести функцию запроса ответа.

 

Пример кадра в протоколе HDLC

F	A	C	I	CRC	F
01111110	01111101	00110001	11111010….	1011011001010101	01111110

 

Битстаффинг

 

9. Выбор аппаратуры окончания

канала передачи данных (модема)

 

             В настоящее время в области  построения и применения АКД (модемов) достигнуты впечатляющие успехи. Если, традиционно, модем обеспечивал  только процедуру модуляции/демодуляции, реализуя функции только 1 уровня  ЭМВОС, то современные УПС обладают значительно более широкими возможностями, перекрывая и 1, и 2 уровни ЭМВOС, и решая некоторые задачи более высоких уровней (5 и б). Современный рынок модемов чрезвычайно богат и разнообразен, поэтому выбор конкретной марки АКД не тривиален и представляет cложную многокритериальную задачу.

          Для  выбора модема воспользуемся  методикой, разработанной в [2]. Причем  в процессе выбора следует  учитывать следующие моменты:

        - стоимость  модема должна быть минимальной;

        - модем должен работать по коммутируемым телефонным каналам ГТС и МТС;

- хотя звено дaнных является среднескоростным, скорость передачи информации

         модема  может быть и выше требуемой, что обеспечивает возможность  развития

         проектируемой системы ПД

        - модем должен  поддерживать, возможно, более полный  набор протоколов по видам

   модуляции, а для реализации алгоритма РOС-OЖ (протокол BSC) обязательно один из

   протоколов V.23, либо V.2б, либо V.2б bis, либо все вместе;

- модем должен поддерживать, возможно, более полный набор протоколов по защите от

   ошибок, причем в обязательном  порядке протокол V.42;

- конструктивное оформление модема  предпочтительнее выбирать как  внешнее, однако

   допускается применение  встроенных модемов;

- реализация протоколов по факсимильной передаче и сжатию данных для выбираемого

   модема не обязательна;

- поскольку преследуются только  учебные цели, выбираемый модем  может не иметь

   сертификата РФ.

Для определения марки модема воспользуемся следующими методами [2].

1. Метод главного критерия.
2. Метод экспертных оценок.
3. Метод оценки предпочтений.

Поскольку выставлено требование минимальной стоимости , то будем ориентироваться