Показники якості передачі даних і вимоги до системи передачі даних

Цель передачи данных заключается в обеспечении элементов АСУ информацией, необходимой для их нормального функционирования. Поэтому развитие теории систем передачи данных базируеться на методах теории информации. Исследование принципов построения и функционирования систем передачи данных направлено на решение двух основных проблем: достоверности и эффективности. Проблема достоверности состоит в определе­нии путей достижения максимального соответствия принятых сообщении переданным при наличии помех в системе. Пробле­ма же эффективности заключается в определении путей, обес­

печивающих передачу наибольшего количества информации наи­более экономичным способом.

Процесс передачи информации по своей сути является вероят­ностным. Действительно, заранее не известно, какое конкретно сообщение будет получено (в противном случае его передача была бы просто не нужна). Поэтому при математическом опи­сании процесса передачи используются вероятностные методы. Эти же методы используются для оценки качества передачи данных. Например, меру достоверности, то есть меру соответ­ствия принятых сообщений переданным, можно ввести следую­щим образом. Несоответствие между принятыми и переданными сообщениями обусловлено при технически исправной системе прежде всего наличием помех в канале связи. Результатом воз­действия помех будет появление ошибок в принятом сообщении. Среднее относительное количество ошибок определяется вероят­ностью появления ошибок . Поэтому вероятность является объективной мерой помехоустойчивости и может быть использо­вана для оценки достоверности передачи данных.

В инженерной практике оценку достоверности выполняют на основе частости ошибок

,

где — число ошибочно принятых элементов сообщения;

N — общее число принятых элементов.

При ограниченном времени передачи сообщения частость является случайной величиной. Однако при , то есть при большом времени работы системы, статистические характе­ристики частости приобретают устойчивость и она может быть использована для оценки достоверности передачи данных.

Исследования эффективности систем передачи данных свя­заны с изучением их характеристик с точки зрения оценки ко­личества информации, поступающего от источника к потреби­телю. С этой целью вводят количественную меру информации. Единицей ее измерения считается такое количество информации, которое необходимо для однозначного выбора одного из двух равновероятных независимых событий. Для размещения едини­цы количества информации достаточно одного двоичного разря­да. Поэтому она называется битом (от английского названия двоичной единицы binary digit ).

Определение количества информации, содержащегося в сооб­щении, в общем случае весьма сложно. Это связано с неравно­вероятностью элементов сообщения, наличием дополнительных служебных (неинформационных) разрядов, воздействием на со­общение помех и т. д. Однако, если количество информации определено, можно ввести другие количественные характеристики системы передачи данных и на их основе провести исследование путей повышения эффективности связи. Одной из основ­ных характеристик является скорость передачи информации , то есть среднее количество информации, передаваемое за еди­ницу времени. Скорость зависит от статистических характе­ристик источника, принятого метода кодирования, физических свойств канала связи, влияния помех. Если обозначить количе­ство информации, содержащееся в последовательности принятых сообщений о последовательности на входе через то скорость передачи информации определится по формуле

,

где Т — интервал передачи информации.

Естественно, возникает вопрос о максимально возможной скорости передачи информации для данного канала. Для этого вводится понятие пропускной способности канала. Она опреде­ляется как наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по каналу за еди­ницу времени. Так как по каналу осуществляется передача сигналов, соответствующих сообщению, определение пропускной способности П может быть сведено к определению максимально допустимой для канала скорости манипуляции Вт:

П= Вт.

Скорость манипуляции В определяется как количество эле­ментарных сигналов, формируемых модулятором в единицу вре­мени.

Представление 1 и 0 элементарными сигналами при исполь­зовании разных видов манипуляции (амплитудной, частотной, фазовой) приводит к различной ширине спектров сигналов. По­этому пропускная способность канала зависит от вида манипу­ляции и полосы пропускания канала ∆ Fк

Упомянутые характеристики используются в теории передачи сообщений, составляющей теоретическую основу построения си­стем передачи данных.

Для определения качества конкретной системы в инженерной практике применяются технические характеристики. К ним отно­сится скорость манипуляции В, которая связана с длительностью такта т. Единицей измерения ее принят Бод— скорость, соответ­ствующая одному единичному такту в секунду. Скорость мани­пуляции не учитывает информационных характеристик сообще­ния и поэтому может быть названа технической скоростью передачи кодограмм:

.

Для оценки пропускной способности конкретного канала можно использовать количество информационных элементов, содержащихся в кодограмме,

,

где — время передачи кодограммы.

Таким образом, пропускная способность каналов связи , как правило, меньше технической скорости передачи .