Software & Systems

Передача информации по параллельным каналам связи наиболее оперативна и достоверна. Однако может происходить ее потеря, когда по обоим каналам приняты комбинации с обнаруженной ошибкой, или может существенно снизиться скорость обмена полезной информацией.

Рис. 1. ЧАА выполняется в режиме А

Рис. 2. ЧАА выполняется в режиме Б

Рис. 3. ЧАА выполняется в режиме В

Применение аппаратуры с решающей обратной связью (РОС) при работе по параллельным каналам дает возможность использовать одновременно достоинства и системы РОС, и передачи информации по параллельным каналам связи. В результате устраняется такой недостаток работающих по параллельным каналам однонаправленных систем, как потеря информации. И, кроме того, появляется возможность построения алгоритма работы, позволяющего в зависимости от условий делать акцент или на повышении достоверности, или на повышении скорости передачи информации, или одновременном повышении скорости и достоверности.

Для наиболее полного использования достоинств систем РОС наряду с общей системной адаптацией (постоянно работает один канал связи, а второй находится в режиме горячего резерва; или постоянно работающими двумя каналами связи) нами разработаны частные адаптивные алгоритмы (ЧАА), которые выполняются запатентованными устройствами.

На рисунке 1 приведена функциональная схема устройства повышения скорости передачи информации при заданной достоверности за счет уменьшения потока запросов – ЧАА выполняется в режиме А.

Общая блокировка приемников аппаратуры и выработка сигнала «Запрос» происходит только при поступлении комбинации «Запрос» или по обоим каналам при поступлении комбинаций с обнаруженной ошибкой.

На рисунке 2 приведена функциональная схема устройства повышения достоверности передачи информации при заданной скорости за счет подключения устройства поразрядного сравнения элементов принятых кодовых комбинаций – ЧАА выполняется в режиме Б.

В этом режиме блокировка приемников аппаратуры РОС и установка системы в режим запроса осуществляются при получении сигнала «Запрос» по одному из каналов, когда обнаружена ошибка в одном из каналов, а также в случае расхождения хотя бы в одном из разрядов при поэлементном сравнении кодовых комбинаций, принятых по обоим каналам. Только в одном случае это устройство не выдает комбинации «Запрос» – при получении по обоим каналам комбинаций с необнаруженными ошибками, причем если ошибки в обеих комбинациях идентичны. Вероятность такого события определяется бесконечно малой величиной. Таким образом, можно сделать вывод, что данный режим работы системы обеспечивает весьма высокую достоверность принимаемой информации.

На рисунке 3 приведена функциональная схема устройства повышения достоверности и скорости передачи информации за счет отключения устройства поразрядного сравнения, когда в одном из приемных каналов обнаружена ошибка, – ЧАА выполняется в режиме В.

Устройства, изображенные на рисунках 1–3, в 2008 г. подтверждены патентами №№ 70426, 70384 и 70066 (Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.).

Получателю выводится информация не только тогда, когда по обоим каналам принимаются верные комбинации, как в режиме Б, но и в том случае, когда по одному из каналов принимается верная информация, а по другому обнаружена ошибка. То есть эта программа работы предусматривает уменьшение количества посылаемых запросов за счет незначительного увеличения вероятности приема искаженной информации.

Рис. 4. Вероятностный граф режима А

Рис. 5. Вероятностный граф режима Б

Рис. 6. Вероятностный граф режима В

Для сравнения и оценки эффективности разработанных устройств и их ЧАА построим математические модели в виде вероятностных графов (рис. 4–6). Описав вероятностный граф режима А (рис. 4) аналитическими выражениями, получаем следующее:

а) вероятность вывода информации с ошибкой определяется: , где Q – вероятность правильного приема комбинации; Po – вероятность обнаруживаемой ошибки; Pнo  – вероятность необнаруживаемой ошибки;

б) вероятность вывода без ошибки

в) вероятность перехода системы в режим запроса .

Для вероятностного графа режима Б (рис. 5):

а) ;

б) ;

в) .

Для вероятностного графа режима В (рис. 6):

Рис. 7. Графики функций Kпд и Kик

а)

;

б) ;

в)

Результаты вычислений на основании полученных выходных характеристик режимов приведены в таблицах 1–3.

Таблица 1

Выходные характеристики режима А

Таблица 2

Выходные характеристики режима Б

Таблица 3

Выходные характеристики режима В

Оценку эффективности функционирования разработанных устройств, выполняющих ЧАА функционирования информационной сети, проведем по таким параметрам, как достоверность и оперативность передаваемой информации. Для оценки достоверности введем понятие потери достоверности и определим его как отношение числа искаженных комбинаций к общему числу переданных комбинаций. Выражая это через соответствующие вероятности, получим: . Для характеристики системы с точки зрения оперативности передачи информации введем понятие коэффициента использования канала, который определяется вероятностью передачи по каналу связи только полезной информации, то есть Kик=1-Рзк, где Рзк – вероятность передачи комбинации «Запрос».

Зависимость Kпд и Kик oт качества канала иллюстрируется графически на рисунке 7.

Сравнивая три режима функционирования устройства параллельной работы, можно отметить, что Kик при работе аппаратуры РОС по двум параллельным каналам в режимах А и В значительно выше, чем в режиме Б. При этом потери достоверности в режиме Б в зависимости от качества канала связи значительно ниже (от пяти до восьми порядков), чем в режимах А и В.

Анализируя рисунок 7, можно прийти к выводу, что наиболее оптимальным в работе системы является режим В, когда с повышением достоверности возрастает и скорость передачи информации, а наличие режимов А и Б существенно расширяет возможности систем обработки информации, что даст наибольший эффект при использовании их в корпоративных сетях в различных условиях в зависимости от качества каналов связи.

Новизна полученных результатов заключается в том, что разработаны ЧАА работы и функциональные схемы устройств системы РОС для работы по двум параллельным каналам связи, позволяющие в зависимости от обстановки повышать достоверность или оперативность передачи информации.

Сделана оценка оперативности и достоверности передачи информации для их сравнения и определения оптимального режима работы.

Литература

1.   Андронов И.С., Финк Л.М. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. – М.: Сов. Радио, 1971.

2.   Плетнев И.А., Рембеза А.И., Соколов Ю.А., Чалый-Прилуцкий В.А. Эффективность и надежность систем. – М.: Машиностроение, 1977.

3.   Татту У. Теория графов. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1988.