Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Мая 2012 в 21:00, дипломная работа
В дипломном проекте рассмотрен проект создания системы защиты от ошибок в сетях передачи информации. В дипломном проекте разработан помехоустойчивый систематический код для реализации в устройстве на базе микроконтроллера .
Введение ………………………………………………….. 3
1. Обследование………………………………………………...4
1.1 Актуальность разработки системы защиты от ошибок в сетях
передачи данных. ………………………………………………………3
1.2 Негативные влияния в каналах связи………………………………….5
1.3 Проводные Линии связи………………………………………………...8
1.3.2 Телефонные каналы…………………………………………………..10
1.4 Внутриаппаратные тракты……………………………………………..10
1.5 Общие сведения о кодах и системах кодированной связи………….12
1.6 Помехоустойчивое кодирование……………………………………….17
1.7 Применение помехоустойчивых кодов в системах
железнодорожной автоматики, телемеханики и связи…………………...19
2 Постановка задачи………………………………………………………..24
2.1 Построение систематических кодов и их свойства…………………...24
2.2 Кодер и декодер систематического кода………………………………28
2.3 Каноническая форма систематических кодов…………………………30
2.3.1 Обоснование выбора микроконтроллера 16F84……………………..34
2.3.2 Выбор среды проектирования и реализация кодера………………...36
2.3.3 Реализация декодера………………………………………………...43
2.4 Вывод…………………………………………………………………..44
3.1 Реализация устройства на микроконтроллере PIC16F84…………….44
3.2 Практическая схема реализации………………………………………..45
3.3 Пример применения устройства в информационной системе………..46
4 Безопасность и экологичность проекта
4.1 Электробезопасность в локальных вычислительных сетях…………...47
4.2.Действие электрического тока на организм человека. ………………..47
4.3 Требования к электроинструменту, ручным электрическим
машинам и ручным электрическим светильникам…………………..49
4.4 Защита от опасных и мешающих напряжений и токов………………..55
4.5 Электропитание и заземление активного сетевого оборудования……57
4.6 Общие требования к оборудованию……………………………………58
4.7 Требования к помещениям с ПЭВМ……………………………………60
4.8 Требования к применению средств защиты ……………………………61
5 Экономическое обоснование необходимости разработки…………….....64
5.1 Характеристика программного продукта………………………………..64
5.2 Определение затрат труда на разработку системы……………………...65
Заключение………………………………………………………………...70
Приложение А……………………………………………………………..71
Приложение Б……………………………………………………………..74
Список литературы………………………………………………………..85
Второй классификационные
Третий классификационный
Систематическими называются такие коды, в которых информационные и проверочные биты связаны между собой зависимостями, описываемыми линейными уравнениями.
В несистематических (нелинейных) кодах информационные и проверочные биты либо вообще не имеют связи, либо эта связь нелинейна – такие коды применяются крайне редко.
Преимуществом линейных, в частности
систематических, кодов
1.7 Применение помехоустойчивых
кодов в системах
Помехоустойчивые коды в системах железнодорожной автоматики ,телемеханики и связи используются преимущественно для обнаружения ошибок различной кратности.
В
агрегатной системе
В комбинациях кода с проверкой на нечетность используется один проверочный символ, при сложении которого с информационными символами по модулю 2 их сумма равняется единице.
В применяемых на железнодорожном транспорте цифровых системах связи и передачи данных наибольшее распространение получили циклические коды для обнаружения ошибок различной кратности, называемые кодами циклической проверки избыточности (CRC — Cyclic Redundancy Check), а в сотовых системах связи с подвижными объектами также и сверточные коды для исправления независимых ошибок в сочетании с устройствами перемежения. Например, в модемных протоколах коррекции ошибок и протоколах каналов передачи кадров в сетях передачи данных используется код CRC с производящим многочленом g(x) = х16 + х12 + х5 + 1. Код CRC-16 содержит 16 проверочных символов, имеет минимальное кодовое расстояние dmin = 4 и позволяет обнаруживать ошибки до третьей кратности включительно.
Так код CRC-16 позволяет обнаружить 99,9985 % ошибок. Наряду с ним в модемных протоколах V42 используется код CRC с производящим многочленом g(x) = х32 + х26 + х23 + х22 + х16 + х12 + х11 + хш + + х8 + х7 + х5 + х4 + х2 + х + 1 и dmin = 15.
В сетях высокоскоростной передачи данных (ATM сетях) используются укороченные циклические коды БЧХ (Боуза—Чоудхури—Хо-квингема). Например, для обнаружения ошибок до третьей кратности и исправления ошибок первой кратности в заголовках ячеек ATM используется код CRC с производящим многочленом g(x) = х8 + х2+ х+1 . Для обнаружения однократных и двукратных ошибок в протокольных блоках данных ATM сетях используется CRC код с производящим
многочленом g(x) = х4 + х + I и dmin = 3.
Принцип циклической проверки избыточности кодами CRC аналогичен принципам кодирования и декодирования циклических кодов и состоит в следующем. На передающей станции определяется остаток от деления информационного многочлена (информационной последовательности) на производящий многочлен g(x), который в виде проверочных символов передается после информационных символов в общем блоке данных. На приемной станции выполняется деление принятой последовательности на g (х), и в случае получения остатка отделения принимается решение о наличии ошибки.
Как следует из приведенных примеров, в системах связи и телемеханики наибольшее применение получили помехоустойчивые коды для обнаружения и исправления однократных ошибок.
Принципы кодирования и
Необходимость обеспечения высокой верности передачи информации в условиях помех требует применения сложных помехоустойчивых кодов и, как следствие, сложных и дорогостоящих кодирующих и декодирующих устройств. Эти недостатки сводятся к минимуму, если использовать двусторонние (дуплексные) каналы систем связи и телемеханики, когда сообщения передаются в прямом и обратном направлениях. В этом случае имеется возможность повысить помехоустойчивость их передачи благодаря использованию обратного канала: при обнаружении ошибок в принятой комбинации ее передача повторяется. В некоторых системах передачи данных однократные ошибки исправляются, а ошибки большей кратности обнаруживаются. Повторение происходит до тех пор, пока не произойдет передача без ошибок. Системы передачи с обратной связью обладают свойством адаптации: они автоматически меняют скорость передачи информации при изменении уровня помех в каналах связи.
В зависимости от того, на какой
стороне системы передачи инфор
В системе
с информационной обратной
Наибольшее
распространение на
2 Постановка задачи.
Выбрать
систему кодирования и на
Показать
процесс обнаружения и
2.1
Построение систематических
Рассмотрим (n,k) код. Кодовую комбинацию представим в виде кодового вектора, у которого информационные биты обозначим u1 … uk, а проверочные – p1… pr: U = {u1, u2, …, uk, p1, p2,…, pr}. Поскольку кодирование двоичное, ясно, что каждый бит кода может принимать значение 0 или 1.
(n,k) код называется систематическим (или линейным), если значения всех проверочных бит (pj) определяются линейными комбинациями информационных бит (ui), т.е.
|
Суммирование в выражении (2.6) осуществляется по модулю 2; коэффициенты в линейных комбинациях cj,i могут принимать значения 1 или 0 – именно ими определяются свойства кода. В систематических кодах информационные и проверочные биты занимают строго определенные позиции в кодовых комбинациях (но не обязательно, как в приведенном выше случае, сначала одни, затем другие - возможны иные правила относительного расположения частей кодовых комбинаций).
Из 2k разрешенных кодовых комбинаций (кодовых векторов) всегда можно выделить k линейно независимых:
кодовые векторы U(1) … U(k) называются линейно независимыми, если выполняется условие α1U(1) α 2U(2) … α kU(k) # 0
при любых наборах значений α i (α i = 0 или 1, но не все одновременно 0).
Например, кодовые комбинации U(1) = {1111}; U(2) = {1100}; U(3) = {1010}; U(4) = {1001} не являются линейно независимыми, поскольку при αi = 1 сумма 1·U(1) 1·U(2) 1·U(3) 1·U(4) = 0. Напротив, векторы U(2), U(3) и U(4) оказываются линейно независимыми, в чем можно убедиться, перебрав различные комбинации коэффициентов αi.
Совокупность k линейно независимых кодовых комбинаций образуют порождающую (производящую) матрицу систематического (n,k) кода; при этом сами независимые комбинации, каждая из которых формирует одну строку матрицы, называются базисными.
Все
остальные разрешенные
(суммирование производится по mod 2).
В производящей матрице можно
выделить информационную
Gn,k = Ak,k + Pr,k.
Построение систематического
Рассмотрим пример построения
систематического кода с
Однозначность построения
При построении проверочной
размер подматрицы – 4 строки и 3 столбца;
поскольку код должен исправлять все однократные ошибки то, dmin = 3, т.е. вес любой базовой кодовой комбинации должен быть не менее 3 (каждый код должен содержать не менее 3-х единичных бит);
Информация о работе Разработка системы защиты от ошибок в сетях передачи данных