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,T_j) , (6)

где Т- суммарное время прохождения кадра через канал; T_j- 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 N_i, то среднее количество пакетов N_n, 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.