Передача информации и защита ее от искажений

В процессе проектирования АСК, обеспечивающих контроль пра­вильности функционирования АС, возникает необходимость получения зависимости потерь информации от выбранного метода контроля, уровня помех в каналах связи, а также от действия отказов и сбоев элементов аппаратуры, осуществляющей передачу результатов измерений на вход АСК.

Усложнение АС, наблюдаемое за последние годы, неизбежно приводит к расширению функций, выполняемых АСК, увеличению числа различных видов передаваемой информации и резкому повышению требований к достоверности ее передачи, особенно для случаев, когда объекты контроля рассредоточены в различных пунктах.

В настоящее время преимущественное распространение получила адресно-многоканальная передача информации с преобладающим удельным весом адресных передач. При такой комбинированной передаче каждому объекту контроля выделяется индивидуальный канал с временным или частотным разделением, а в каждом канале информация распределяется по адресному принципу.

В чистом виде многоканальная и адресная передачи не применяются. Группе телесигналов, как правило, присваивается индивидуальный адрес, а внутри группы телеинформация всегда передается многоканально с временным разделением сигналов.

При организации передачи измерительной информации от контроли­руемых подсистем к АСК наиболее широкое применение получили двоич­ные, двоично-десятичные коды и коды на сочетание.

Информация телеизмерения во всех случаях передается кодовыми методами. Предпочтение отдается двоично-десятичному коду, дающему компромиссное решение: максимальная эффективность передачи (двоичный код) и простота цифровой индикации (десятичный код).

Информация на телесигнализацию имеет, как правило, временное разделение сигналов.

Управляющие команды (регулирование параметров, аварийный остановит. д.) передаются одноступенчатой комбинацией кода, присвоенной данной команде, или ступенчатым кодом, последняя ступень которого, например С¹,, определяет вид команды.

Производственно-статистическая информация (цифровые данные показания счетчиков и др.) передается так же, как информация телеизмерения, преимущественно двоично-десятичным кодом. Эта информация предназначена для ввода в ЭВМ АСК или в цифровые устройства, входящие в состав АСК, непосредственно либо при помощи промежуточной памяти.

Адреса контролируемых подсистем, групп объектов, команд запроса и производственно-статическая информация передаются обычно многоступенчатыми кодами, во многих случаях двоичными, распределительными С\ — С,'— С\, кодами на сочетание С"'. Есть тенденция перехода к двоично-десятичному коду и при передаче адресов.

Применяются различные меры защиты и повышения достоверности в зависимости от вида сообщений, методов и режимов передачи, качества канала связи, скорости передачи и др.

Коды, одновременно обнаруживающие и исправляющие ошибки, почти не получили распространения из-за сложности аппаратурной реализации. Их применение, по-видимому, перспективно в ответственных слу­чаях, когда обратный канал отсутствует или его использование затруднено. Для повышения достоверности передачи спорадических сообщений все более широкое распространение находит метод обратного канала (ОК), обычно в виде адресного квитирования. В ряде систем метод обратного канала применяется и для команды запроса, содержащей адрес и вид запроса. В этом случае по обратному каналу запрос повторяется и сличается в АСК на диспетчерском пункте.

В связи с использованием телефонных каналов для передачи телемеханической информации открылись возможности снижения вероятности искажения элементарного сигнала в канальной ап­паратуре за счет применения модуляторов и демодуляторов, работающих на принципе помехоустойчивой модуляции, и аналогового детектора каче­ства сигнала, т. е. устройства, обнаруживающего ошибочные или сомни­тельные посылки на приеме без внесения избыточности в передаваемую информацию. Применение детектора качества сигнала особенно выгодно в сочетании с кодовым способом обнаружения ошибок.

В новых разработках используют преимущественно двоичные последовательные коды с амплитудными, частотными и фазовыми признаками. Менее перспективно использование временных импульсных признаков.

Широкое распространение получил метод обнаружения и исправления ошибок путем введения избыточности в передаваемое сообщение. В основном применяются коды с контролем на четность, с постоянным ве­сом, циклические коды и т.д.

На стадии проектирования АСК чрезвычайно важно оценить пределы, в которых рационально использовать кодовую и аппаратурную избыточность для повышения достоверности передаваемой информации с учетом дисциплины ее обслуживания. Поскольку данный вопрос является наиболее сложным при решении задачи о достаточности мер, предпринимаемых для защиты передаваемой информации от искажений, остановимся на нем подробно.

Предварительно введем некоторые ограничения.

Положим, что в каналах связи действует случайная импульсная помеха с распределением импульсов во времени по закону Пуассона, аппаратура системы подвержена действию мгновенных отказов и для элементов справедлив экспоненциальный закон надежности. Будем считать также, что моменты появления потоков информации во времени подчиняются за­кону Пуассона и что закон обслуживания является экспоненциальным.

Наконец, будем считать, что АСК построена по централизованному принципу, согласно которому обобщенная структурная схема ее имеет вид, приведенный на рис. 5.2. Информация от контролируемых подсистем (КП) поступает на промежуточные диспетчерские пункты (ПДП), которые могут быть построены с обработкой и без обработки информации. Если осуществляется обработка, то на центральный диспетчерский пункт ЦДП с ПДПпосылаются лишь выборочные данные. При отсутствии обработки инфор­мации промежуточный диспетчерский пункт осуществляет согласование каналов связи, для чего предусматриваются специальные буферные устройства. Промежуточный диспетчерский пункт может выполнять или не выполнять контроль достоверности передаваемой информации. В первом варианте структура ПДП будет сложнее, а помехоустойчивость передачи по каналу связи — выше. Во втором варианте наблюдается обратное. В дальнейшем рассматривается ПДП с первичной обработкой и проверкой достоверности передаваемой информации.

Рис. 5.2. Обобщенная структурная схема централизованной АСК

Центральный диспетчерский пункт (ЦДП) осуществляет сбор ин­формации от промежуточных пунктов. Выявленная информация с помо­щью устройства обмена вводится в ЦВМ (вычислительный комплекс). В соответствии с сигналами, поступающими через ЦДП от устройства управления УУ, ЦВМ решает поставленные задачи и выдает ответные сиг­налы через ЦДП на КП. На ЦДП обычно предусматривается и некоторое выходное устройство ВУ, осуществляющее ввод и вывод необходимой информации.