Файл: Силяков В.А., Красюк В.Н. - Системы авиационной радиосвязи - 2004.pdf

96

4. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

4.1. Назначение и основные характеристики систем

передачи данных

Радиосвязь по каналам передачи данных (телекодовая радиосвязь)

применяется в автоматизированных системах управления для передачи
данных, являющихся объектом обработки и  использования в информа-
ционных человеко-машинных системах. Системами передачи данных
(СПД) осуществляется передача информации справочного характера,
относящейся к УВД, метеорологических,  технических и коммерческих
данных с борта и на борт ВС и др. Использование СПД позволяет со-
кратить объем речевой информации, циркулирующей в каналах воз-
душной связи, высвобождая рабочее время диспетчера для операций по
УВД [3, 4]. Важнейшей функцией, выполняемой СПД, является авто-
матическая передача с  борта ВС на Землю информации о параметрах
движения ВС и  качестве функционирования бортовых систем. Для этого
на борту осуществляется автоматический ввод информации с выхода
бортовой системы регистрации параметров на вход радиостанции, ра-
ботающей в канале ПД. Данные об отклонениях от нормативных значе-
ний параметров движения и бортовых систем автоматически передают-
ся на Землю и транслируются в АТБ порта посадки, что сокращает время
технического обслуживания ВС. Информация передается в планово-дис-
петчерские службы, что позволяет рационально использовать парк воз-
душных судов [4]. Большинство типов бортовых радиостанций пред-
назначены для радиотелефонной связи и передачи данных [3...5].

Важной особенностью СПД являются повышенные требования к дос-

товерности, надежности и времени передачи сообщений по каналу ПД,
что обусловлено большой важностью передаваемой информации и труд-
ностью логического контроля ее в процессе передачи и приема [6]. Сис-
темы ПД по используемым в них методам повышения достоверности де-
лятся на две группы: системы без обратной связи и с обратной связью.

97

В системах без обратной связи информация передается по симплекс-

ным каналам связи, характеристики которых известны только по апри-
орным сведениям, как правило, ориентировочным. Поэтому методы
повышения достоверности оказываются достаточно сложными  и вклю-
чают повторную передачу и передачу по параллельным каналам.

Для СПД с обратной связью необходимы дуплексные или полудуп-

лексные каналы связи. Однако за счет обратной связи удается суще-
ственно повысить достоверность ПД. Наиболее распространенным пу-
тем повышения достоверности является применение в прямом канале
кода, исправляющего ошибки. Сведения об обнаруженных ошибках пе-
редаются на источник сообщения, которым организуется их повторная
передача. В результате отпадает необходимость использовать сложные
коды и устраняются потери информации, которые могут возникать в
СПД без обратной связи.

Основными характеристиками СПД являются достоверность, скорость

передачи и время задержки сообщений [4, 6]. Под достоверностью  по-
нимают степень соответствия принятых сообщений переданным. Ошибки
в принятой информации, как правило, обусловлены каналами связи.

Наряду с рассмотренными ранее критериями достоверности (разд. 2)

количественно достоверность удобно оценивать коэффициентом необ-
наружения ошибки на знак  сообщения, каждому из которых соответ-
ствует кодовая комбинация первичного кода. Пусть 

M

н.о

 – число знаков,

принятых с необнаруженной ошибкой; 

M

общ 

– общее количество пере-

данных знаков на заданном интервале времени. Тогда коэффициент не-
обнаружения ошибок  равен 

K

н.о

 = 

М

н.о

/

M

общ

. С увеличением объема

принятых знаков в соответствии с положениями теории вероятностей
рассмотренный коэффициент стремится к значению вероятности необ-
наружения ошибки 

P

н.о

. Для систем ПД, использующих незащищенные

каналы связи, в зависимости от их характеристик введены градации
достоверности передачи информации [6], представленные в табл. 4.1.

Таблица 4.1

е

и

н

е

ч

а

н

з

е

о

н

ь

л

а

м

и

с

к

а

М

к

о

б

и

ш

о

а

т

н

е

и

ц

и

ф

ф

э

о

к

и

и

ц

а

м

р

о

ф

н

и

т

и

б

а

н

и

к

б

и

ш

о

й

о

н

н

е

ж

у

р

а

н

б

о

е

н

т

н

е

и

ц

и

ф

ф

э

о

К

и

т

с

о

н

р

е

в

о

т

с

о

д

й

и

ц

а

д

а

р

г

я

л

д

1

2

3

0

1

2

–

0

1

4

–

0

1

6

–

0

1

…

7

–

0

1

8

–

0

1

…

9

–

0

1

3

–

0

1

5

–

0

1

7

–

0

1

…

8

–

0

1

9

–

0

1

…

0

1

–

98

Для характеристики СПД используются следующие виды скорости

передачи:

 – скорость передачи битов данных – скорость передачи символов

данных, выраженная числом битов данных, переданных в единицу вре-
мени (бит/c);

– скорость передачи слов (знаков) данных – число слов данных, пе-

реданных в единицу времени;

– скорость передачи единичных элементов цифрового сигнала дан-

ных – число единичных элементов цифрового сигнала данных, пере-
данных в единицу времени (1/c).

В общем случае, чем выше достоверность, тем меньше скорость ПД

и наоборот. В системах ПД обеспечивается максимальная скорость пе-
редачи при заданной достоверности.

Время задержки сообщений определяется как время от момента ввода

сообщения до момента его выдачи на оконечное устройство. Время за-
держки 

t

 является случайной величиной, поэтому для оценки СПД с точ-

ки зрения задержки информации используют вероятность 

Р

[(

t

/

L

) < 

t

з

]

задержки сообщения из 

L

 знаков на время 

t

, меньше заданного 

t

з

.

4.2. Системы передачи данных без обратной связи

Рассмотрим принципы построения СПД без обратной связи.
Структурные схемы  передающей и приемной части СПД без обрат-

ной связи [6] приведены на рис. 4.1 и 4.2.

Рассмотрим сеансный режим работы 

СПД

, характерный для систем

воздушной связи,  в  котором время ожидания значительно превышает
длительность сеанса. Сообщения в 

СПД

 передаются в виде кодограмм.

Знаки передаваемого сообщения с помощью устройства ввода (рис. 4.1)
преобразуются в кодовые комбинации первичного кода, единичные эле-

Передающая аппаратура СПД

Устройство

ввода

Передающий

накопитель

Передающий

распределитель

УЗО

КОА

УУС

В линию

связи

Рис. 4.1

99

менты которых записываются в памяти 

передающего накопителя

. Из

передающего накопителя кодовые комбинации поступают на 

передаю-

щий распределитель

, который в последовательном коде пересылает их

в устройство защиты от ошибок (

УЗО

) тракта передачи. Передающий

распределитель и накопитель трансформируют временной масштаб со-
общений. Это необходимо для согласования скорости ввода информа-
ции  и скорости ее передачи по каналу связи. Кроме того, в 

УЗО

  к

кодовым комбинациям первичного кода можно добавить комбинации
проверочных элементов и служебных символов. В соответствии с ис-
пользуемым алгоритмом УЗО осуществляет помехоустойчивое кодиро-
вание и  дублирует кодовые комбинации для повторных передач. Далее
сигналы поступают на каналообразующую аппаратуру (

КОА

), роль ко-

торой выполняют модулятор и передатчик РС, формирующие высоко-
частотный сигнал.  Управление работой передающего  канала

 СПД

 осу-

ществляется устройством управления и синхронизации (

УУС

). Этот блок

вводит в передаваемые последовательности единичных элементов ко-
довых комбинаций дополнительную информацию, которая использует-
ся на приемной стороне для определения границ единичных элементов
и кодовых комбинаций.

В приемном тракте СПД выполняются преобразования, обратные

рассмотренным. Принятые сигналы после  демодуляции в 

КОА

 – кана-

лообразующей аппаратуре (приемник РС), подаются в 

решающее уст-

ройство

 (рис. 4.2).

В решающем устройстве принимается решение о том, какой двоич-

ный символ был передан (0 или 1). Сформированные решающим уст-
ройством  двоичные последовательности поступают в 

УЗО

 приемника,

в котором осуществляется исправление ошибок в соответствии с ис-
пользуемым алгоритмом. Далее двоичные последовательности (из ко-

От  линии

связи

Приемная аппаратура СПД

КОА

Решающее

устройство

УЗО

Приемный

распределитель

Накопитель

УВО

Синхронизатор

УВСС

Рис. 4.2

100

торых исключаются введенные на передающей стороне дополнитель-
ные элементы) в виде комбинаций первичного кода через 

приемный рас-

пределитель

 поступают в память накопителя и  на устройство вывода и

отображения данных (

УВО

).

Приемные распределитель и накопитель осуществляют согласование

скоростей приема и вывода данных. Работой приемной части 

СПД

 уп-

равляет устройство синхронизации, на вход которого поступают сигна-
лы, выделенные устройством выделения сигналов синхронизации
(

УВСС

).

Длительность кодограмм, используемых в сеансных СПД, определя-

ется объемом памяти передающего и приемного накопителей. Кодог-
рамма состоит из служебных частей в начале и конце и  информацион-
ной части, содержащей передаваемые данные  в формализованном виде.
Это обеспечивает возможность обработки поступающей информации
на ЭВМ [6]. Структура кодограмм в сеансных СПД без обратной связи
приведена на рис. 4.3.

В кодограмму входят комбинации тактовой синхронизации (

КТС

) и

комбинации групповой синхронизации (

КГС

), необходимые для синх-

ронизации аппаратуры по единичным элементам (тактам) и кодовым
комбинациям (группам единичных элементов). 

Служебная часть

 со-

держит сведения об адресе получателя, времени передачи и т. п. При
постоянной длительности кодограмм служебная часть в конце 

кодог-

раммы 

может не передаваться.

Для повышения помехоустойчивости в СПД без обратной связи ис-

пользуется многократное повторение передачи сообщения или переда-
ча данных по параллельным каналам.

4.3. Системы передачи данных с обратной связью

Использование обратной связи обеспечивает значительное повыше-

ние достоверности передачи информации в прямом направлении, так как
существует возможность оперативного контроля состояния прямого ка-
нала. В системах ПД с обратной связью удается резко снизить потери

КТС

КГС

Служебная

часть

Информационная

часть

Конец

кодограммы

Рис. 4.3