Название: Передача сообщений - Методические указания (Н.В. Городник)

Жанр: Информатика

Просмотров: 2055


Основные сведения

               

                В большинстве систем телемеханики (СТМ) и передачи данных (СПД) сообщения передаются по линии связи последовательно, т. е. реализуется временное разделение. Правильный прием сообщений возможен только в том случае, если на приемной стороне известны продолжительность и моменты начала временных интервалов, выделяемых для передачи сообщений и их отдельных элементов. Для этого необходимо, чтобы распределители на передающей и приемной сторонах системы работали синхронно (пере-ключались с одинаковой скоростью) и синфазно (с заданной, постоянной разностью фаз). Первое достигается тактированием распределителей от одного общего или нескольких идентичных генераторов, второе – использованием специальных сигналов синхронизации (СС), обозначающих начало цикла передачи, и схемами подстройки фазы генераторов.

                Синхросигналы, обозначающие начало цикла передачи, обеспечивают синфазирование по циклу, и именно это обычно понимают под синхронизацией (или методом синхронизации). Схемы подстройки фазы местного генератора обеспечивают синфазирование по такту, что обычно называют просто синфазированием. Правильность и надежность функционирования канала синхронизации во многом определяют качество работы СТМ и СПД. Существуют четыре основных метода синхронизации.

                Жесткая синхронизация характеризуется тем, что запуск распреде-лителей на обеих сторонах системы осуществляется от единой промышленной питающей сети 220/380В 50 Гц (жестко привязан), а тактирование – от идентичных генераторов тактовых импульсов ГТИ1 и ГТИ2 (рис.1). Формирователи импульсов ФИ1 и ФИ2 обычно вырабатывают импульсы, разрешающие работу распределителей при переходе синусоидального напряжения промышленной сети через ноль в ту или иную сторону. Передача сообщения может осуществляться за половину периода сети или за весь период, первый вариант используется чаще. При жесткой синхронизации по линии связи (ЛС) передаются только сообщения без сигналов синхронизации. Данный метод обладает высокой помехоустойчивостью, однако может применяться только в пределах действия одной питающей подстанции и с ограниченной длиной передаваемого сообщения (не более 20 мс), поэтому на практике применяется ограниченно.

 

 

 

                                                                    

 

                Шаговая синхронизация характеризуется тем, что тактирование обоих распределителей осуществляется от одного генератора тактовых импульсов (ГТИ), расположенного на передающей стороне системы. При этом по ЛС должны передаваться специальные импульсы движения, которые обеспечат переключение распределителя на приемной стороне. Обычно они не передаются отдельно, а накладываются на передаваемое сообщение (в формирователе сигнального признака ФСП по сигналам от ГТИ формируются разделительные паузы). В этом случае РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 2 будет пере-ключаться по фронтам пришедших из ЛС сигналов, т. е. в начале каждой элементарной посылки (соответствует переднему фронту импульсов с ГТИ). Схема, реализующая шаговую синхронизацию, представлена на рис. 2.

Подпись:  ГТИ,Подпись:   1,Подпись: ВСП
 

 

 

 

Данная синхронизация обладает низкой помехоустойчивостью (так как функцию синхронизации несет каждый элемент сообщения, то при искажении любого из них синхронизация всех последующих, а значит и всего сообщения, будет нарушена) и низкой скоростью передачи, обусловленной наличием разделительных пауз. Шаговая синхронизация используется при передаче сообщений на небольшие расстояния, при действии помех с малой интен-сивностью или без них, в низкоскоростных системах.

                Циклическая синхронизация заключается в тактировании распреде-лителей системы от идентичных высокостабильных генераторов ГТИ1 и ГТИ2, при этом начало каждого цикла передачи обозначается специальным СС, который передается с передающей стороны на приемную. Схема, реализующая  циклическую синхронизацию, приведена на рис. 3.

 

Подпись: ГТИ1,Подпись:   1,Подпись: ЛУ,Подпись:  ГТИ2
 

 

 

 

При запуске РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ 1 сначала формируется СС (форми-рователь ФСС) и передается в ЛС. На приемной стороне выявитель ВСС устанавливает РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 2 в исходное состояние и разрешает работу местного генератора ГТИ2. Помехоустойчивость циклической синхронизации достаточно высока и практически полностью определяется помехоустойчи-востью СС, который передается, как и сообщение, по ЛС. Данная синхронизация может применяться практически на любых ЛС, при действии помех различной интенсивности и на любых расстояниях. На сегодняшний день она является наиболее распространенной.

                Жесткоциклическая синхронизация отличается от циклической тем, что здесь вместо ГТИ1 и ГТИ2 используется единая промышленная сеть. При этом проблемы, связанные с реализацией идентичных генераторов, исчезают, зато выявляется ограничение на дальность действия (в пределах одной питающей подстанции) и низкая фиксированная скорость передачи сообщений (определяется частотой питающей сети). В остальном система будет работать, как и при циклической синхронизации. Схема, реализующая жестко-циклическую синхронизацию, представлена на рис. 4.

                Поскольку синхросигналы, обозначающие начало цикла передачи при циклической и жесткоциклической синхронизациях, определяют помехоустой-чивость канала синхронизации, к ним предъявляются следующие требования. Они должны иметь помехоустойчивость не хуже, чем у сигналов, передающих сообщение,  и отличаться  от последних.  Для этого можно увеличить информа-

 

 

тивный параметр сигнала по сравнению с используемым для передачи сообщения (например, увеличение амплитуды или длительности сигналов) или использовать дополнительный сигнальный признак, неприменяемый при передаче сообщения (например, сигналы другой полярности или частоты). Для увеличения помехоустойчивости СС можно применять одновременно несколько сигнальных признаков с увеличенными параметрами (например, использовать сигналы с увеличенными амплитудой и длительностью одновременно). Если и этого оказывается недостаточно, то в качестве СС можно использовать специальные кодовые последовательности, которые получили название синхрокодов (СК). При этом желательно, чтобы СК не совпадал ни с одним из передаваемых сообщений или с их фрагментами. В качестве СК могут использоваться произвольные последовательности, комбинации циклического кода или специальные коды, из которых наиболее известными являются коды Баркера и Шермана.

Код Баркера представляет собой псевдослучайную последовательность, обладающую автокорреляционной функцией с узким пиком и передающуюся полярным сигнальным признаком. Величина боковых лепестков автокорреляционной функции кода Баркера не превышает величины 1/n от величины пика, где n – длина кода. Структура кодов Баркера и их автокор-реляционных функций приведены в табл. 1.

Таблица 1

 

 n

Последовательность Баркера

Автокорреляционная функция

 3

+ + -

- 0 3

 4

+ + + -

- 0 + 3

 5

+ + + - +

- 0 + 0 5

 7

+ + + - - + -

- 0 - 0 - 0 7

11

+ + + - - - + - - + -

- 0 - 0 - 0 - 0 - 0 11

13

+ + + + + - - + + - + - +

- 0 - 0 - 0 - 0 - 0 - 0 13

                Здесь « + » и « - » обозначают соответственно + 1 и - 1, «а» – величину сигнала в а – единиц. Доказано, что последовательностей Баркера с n > 13 не существует. Одним из достоинств кодов Баркера является простота технической реализации устройств  для  их  выявления. На рис. 5 представлена

 схема выявления кода для n = 7.