Хашан
Мохаммед
Донецкий национальный
технический университет, Украина
Анализ источников
ошибок в сетях доступа
Источником ошибок в сети
доступа является наличие электромагнитных помех, влияющих на работу систем передачи. Одна из основных проблем разработки и
функционирования телекоммуникационных систем – защита каналов связи от помех
естественного и искусственного происхождения.
При передаче данных по каналам связи всегда возникают
ошибки. Причины их могут быть самые различные, но результат оказывается один —
данные искажаются и не могут быть использованы на приемной стороне для
дальнейшей обработки [1]. Классификация мешающих воздействий на сигнал в линиях
связи приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Классификация мешающих
влияний в сети доступа
Периодический случайный шум представляет собой результат суммирования синусоид с
одинаковыми амплитудами и случайными фазами. Шум содержит все частоты, которые
могут быть представлены целым числом периодов на определённом числе выборок [2].
Импульсная помеха порождается
множеством причин. Она проникает в основном через цепи питания аппаратуры связи
или индуцируется в проводах линий связи и антеннах внешними электромагнитными
полями индустриального или природного происхождения. Потоки импульсных помех
представляют собой последовательности пачек и одиночных импульсов.
Электромагнитные помехи характерны лишь для объектов с высокой
энерговооруженностью (энергетика, транспорт, тяжелая промышленность и т.п.). В
зависимости от источника ЭМП можно разделить на естественные и искусственные.
Индустриальные радиопомехи
(ИРП) создают при работе электрические, электронные и радиотехнические
устройства различного назначения, за исключением излучений, создаваемых
высокочастотными трактами радиопередатчиков [3].
Радиочастотные
электромагнитные поля принято делить на низкочастотные и
радиочастотные. К таким источникам относятся, в первую очередь, радио- и
телевизионные передатчики различного назначения и радары. Кроме того, к ним
можно отнести микроволновые печи бытового и промышленного назначения, различные
экспериментальные и испытательные установки и т.п.
Свой вклад в электромагнитную обстановку вносят не
только рассмотренные выше источники помех. В реальности, к ним добавляются
помехи от электротранспорта, лифтов и т.п. Помехи от электрического транспорта
на переменном токе обычно представляют собой электрические и магнитные поля
промышленной частоты с наложенными на них пачками импульсов, напоминающих
коммутационные помехи. Импульсные помехи возникают в моменты искрения
контактов, резкого включения или выключения двигателя и т.п. При рассмотрении
помех от электротранспорта следует учитывать тот факт, что помехи создает не
только сам транспорт, но и питающие его воздушные и подземные линии
электропередачи и соответствующие трансформаторные подстанции [3].
Источники
помех в звеньях канала доступа корпоративных сетей формируют поток ошибок с
одномерным пуассоновским распределением. Структура составного канала связи
представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Структура
канала связи сети доступа
Каждое звено
канала характеризуется входным и выходным сигналами
заданной длины сдвинутыми во времени относительно входного сигнала канала на интервалы
запаздывания и , длительностью нахождения сигнала в звене , определяемой скоростью передачи и длиной сообщения
наличием независимого от источников помех других звеньев источника импульсных
помех (ошибок) ИП; генерирующего импульсных помех (ошибки),
распределенные по пуассоновскому закону со средней частотой следования :
, (1)
где - вероятность
появления ошибок на
интервале от -ого источника помех.
Анализ
прохождения сообщения через звенья канала показывает, что происходит
накапливание ошибок и совокупность вносимых ошибок в каждом из звеньев, кроме
первого, представляет многомерную случайную величину, закон распределения
которой в силу независимости источников помех звеньев может быть найден через
одномерный распределения (1) звеньев канала:
. (2)
Для каждого звена канала с учетом (2)
могут быть определены вероятностные характеристики сообщения.
Вероятность прохождения
сообщения через звено без ошибок:
. (3)
Вероятность появления ошибок с учетом их группирования:
, (4)
где
, - суммарное
количество ошибок в сообщении при передаче по «j» звеньям канала.
Двойные ошибки внесенные в разных
звеньях канала в сообщении могут быть скомпенсированные, если они попадают на
один бит. Вероятность этого события:
, (5)
где
- длительность
бита сигнала в - м звене канала.
Вероятность
прохождения сообщения через составной канал без ошибок:
P(0,T)=P(0,T1)*P(0,T2)***P(0,Tj) , (6)
где Т- суммарное время прохождения кадра через канал;
Tj- время
прохождения кадра через сегмент канала.
При наличии ошибок требуется повторная передача некоторых кадров. Если вероятность искажения одного бита равна Р, а средняя длина кадра равна Ni, то среднее количество пакетов Nn, которое необходимо передать повторно равно [1]:
. (7)
Таким образом, в настоящее время неизбежно растет и усложняется интенсивность обмена информацией на предприятии, в связи с чем большую актуальность приобретает проблема качества обслуживания в сетях доступа. При этом важным является анализ помех в канале связи и выбор метода повышения помехоустойчивости. Для обеспечения требуемых показателей по качеству передачи очевидна необходимость применения средств защиты от ошибок.
Литература
1.
В.С. Чернега, В.А. Василенко, В.Н.
Бондарев Расчет и проектирование технических средств обмена и передачи
информации. Москва «Высшая школа» 1990.
2.
И.C.Гурвич
Защита сетей от внешних помех. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 224 с.
3.
Л.Б. Венчковский Помехи в каналах телекоммуникаций, Энергия,
М-Л., 2000. - 96 с.