Дослідження завадозахищеної телекомунікаційної системи з керуючим зворотнім зв’язком. Лабораторна робота з Системи передачі даних. Робота № 529855

Перехід до торгівельного партнера Binance

Дослідження завадозахищеної телекомунікаційної системи з керуючим зворотнім зв’язком

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Факультет:

РТ

Кафедра:

Кафедра Телекомунікації

Інформація про роботу

Рік:

2024

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Системи передачі даних

Група:

ТК-33

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра “Телекомунікації” Лабораторна робота на тему: “ Дослідження завадозахищеної телекомунікаційної системи з керуючим зворотнім зв’язком” з дисципліни "Системи передачі даних" Львів 2017 Мета роботи: Дослідити та порівняти три протоколи з керуючим зворотнім зв’язком: з зупинками і очікуванням, з N-поверненням, та з вибірковим повторенням на каналах зв’язку з різними характеристиками. Теоретичні відомості Для виправлення помилок використовуються два типи алгоритмів (дальше – протоколів) – з зупинками і очікуванням і з неперервною передачею (в даній програмі зреалізовано два таких алгоритми – алгоритм з N-поверненням і алгоритм з вибірковим повтором). Протокол з зупинками і очікуванням. Робота даного протоколу показана на рис. 1. На передавальній і приймальній стороні є буфер пам’яті, який може містити тільки один пакет. Цього нам достатньо для нормальної роботи протоколу. Передача даних (в нашому випадку - пакетів) може вестися як по одному каналу в обох напрямках, так і по різних каналах. Передавальна сторона (ПС) передає інформаційний пакет ІП (послідовність бітів певної довжини) в канал і чекає підтвердження правильності прийому даного пакету. Після проходження пакету через канал зв’язку, де він може піддатися впливу помилок, пакет приймається на прийомній стороні (ВС). Час поширення пакету через канал позначено через Тз. В декодері проводиться перевірка пакета на наявність помилок, для чого якраз і використовуються коди з виявленням помилок. Проаналізувавши пакет, ВС посилає ПС або підтвердження правильності прийому, або повідомлення, що пакет був неправильно переданий. Після проходження каналу зв’язку кадр підтвердження аналізується ПС. Якщо інформаційний пакет було передано правильно, то ПС передає наступний інформаційний пакет. Якщо ж інформаційний пакет був переданий неправильно, ПС повторює передачу даного пакета. В даному випадку сумарний час передачі одного пакета буде складатися з: Тсум = Тз + Тпк + Ток + Тз + Тпп + Топ. (1) де : Тз - час затримки інформаційного пакета (ІП) в каналі зв’язку, Тпк - час тривалості ІП, Ток - час аналізу ІП, Тпп - тривалості пакету підтвердження (ПП), Тз - час затримки пакету підтвердження (квитанції) в каналі зв’язку Топ - часу аналізу ПП на передавальній стороні. 3 Сама тривалість пакету підтвердження набагато менша за тривалість ІП, тому при розрахунку сумарного часу затримки при передачі певного об’єму інформації цією величиною нехтують. Також не приймається до уваги час аналізу як ІП, так і ПП, так як швидкодія декодера, як правило є високою. Якщо ж, наприклад, у зворотному каналі втрачається ПП, то, не отримавши підтвердження, ПС повторно передає останній переданий нею пакет. Час, через який ведеться повторна передача, коли ми не отримуємо ПП ще називають час тайм-ауту. Час тайм-ауту може бути більшим або рівним сумарному часу передачі одного пакета. При розрахунках середнього часу правильної передачі одного пакета припускають, що дії помилок піддаються тільки інформаційні пакети, а ПП передаються безпомилково. Перевагою цього протоколу передачі даних є те, що на приймальній і передавальній стороні нам не потрібно мати великих об’ємів буферної пам’яті, для того, щоб передавати пакети. Такий протокол ефективний у випадках, коли час затримки в каналі є порівняно низький із тривалістю самого пакета. Коли імовірність помилки в каналі є високою, то такий протокол по ефективності не поступається іншим протоколам, які будуть розглянуті пізніше. У високошвидкісних каналах (каналах із високою пропускною здатністю) даний протокол працює неефективно, тому що дуже багато часу затрачається на очікування квитанції. Сумарний час передачі певного об’єму інформації визначатиметься як добуток часу передачі одного пакета на кількість переданих пакетів. Таким чином, система може передати якнайбільше один пакет за Тсум секунд, що є її максимально можливою продуктивністю. Фактична максимальна продуктивність буде менше через можливі повторні передачі. Припустимо, що можливість помилкового прийому в ВС дорівнює р. Тоді очевидно, що при відсутності обмежень на число повторних передач (на практиці, якщо число безуспішних повторних спроб перевищить деякий поріг, канал рахується таким, що вийшов із ладу, і на вищестоящому рівні архітектури зв'язку повинні бути початі відповідні дії) середній час правильної передачі знайдеться у за формулою : Тпр = Тсум + (1-р) Σ і р і Тсум = Тсум/(1-р); (2) Цей вираз показує, що для того, щоб трапилося і-те повторення, пакет повинен бути доставлений із помилкою і раз. Можливість правильного прийому при і-му повторенні в точності дорівнює (1-р). Можливі помилки при передачі в другому 4 напрямку (від ВС до ПС), що можуть спотворити підтвердження, тут в увагу не приймаються. Максимально можлива продуктивність утворюється при припущенні, що передавальна сторона здійснює всі передачі. Тому окремі кадри підтвердження, передані з ВС в ПС, є значно коротшими, ніж інформаційні кадри, а можливість їхнього помилкового прийому відповідно набагато нижче. Зростання середнього часу між передачею пакетів за рахунок повторних передач явно показує коефіцієнт (1 - р) у знаменнику рівності (2). У випадку насичення розмір Тпр являє собою середній час між правильно переданими кадрами. Максимальна продуктивність у доставлених пакетах/с є, таким чином, обернениою величиною до Тпр, або λ max = 1/Тпр = (1-р)/Тсум = (1-р)/аТпк (3) де параметр a = Тсум/Тпк >= 1 вводиться, щоб зв'язати продуктивність з довжиною пакета даних Тп. Якщо тепер прийняти λ рівній практичній інтенсивності надходження пакетів у передавач, ми одержимо нормовану продуктивність для протоколу з зупинками і очікуванням у вигляді : ρ = λ Тпк <= (1-р)/а < 1 (4) Цей вираз показує в явному вигляді залежність продуктивності від імовірності р помилки в пакеті і відношення а часу між пакетами до часу передачі пакета. Протокол з N-поверненням. При напівдуплексній передачі, коли кожен напрямок передачі використовується почергово, звичайно може бути використаний протокол з зупинками і очікуванням. Але більш сучасними є системи з дуплексною передачею, тому в цьому випадку більш доцільно передавати пакети неперервно, якщо вони є в наявності, а не очікувати позитивних підтверджень приймальної сторони. Неперервна передача підвищує продуктивність каналу передачі даних, особливо тоді, коли часом поширення в каналі не можна знехтувати в порівнянні з тривалістю пакета (часом передачі пакета). Схема з N-повтором використовує цю стратегію неперервної передачі. В цій схемі всі пакети, які були передані після першого неправильно прийнятого, повинні бути передані повторно. Використання даного протоколу в системах передачі інформації вимагає наявності на передавальній стороні буфера пам’ятідля зберігання пакетів для повторної передачі. В цьому буфері пакет зберігається до того моменту, поки передавальна сторона не отримає позитивне підтвердження на даний пакет. Підтвердження може передаватися як позитивне, так і негативне. Якщо приходить негативне підтвердження , то ПС повторює передачу всіх пакетів, починаючи з першого неправильно прийнятого. ВС, в свою чергу, відкидає всі пакети, які приходять після неправильного, очікуючи правильного прийому послідовного пакета, відсилаючи на всі пакети, що приходять, негативне підтвердження. Оскільки по схемі з N-поверненням пакети можуть передаватися неперервно один за одним без очікування позитивного підтвердження, мінімальний час між передачами рівний тривалості пакета Тпк , тобто часу передачі пакета, а не часу тайм- ауту, як у випадку протоколу з зупинками і очікуванням. Відповідно максимальна продуктивність зростає. Для середньої тривалості правильної передачі пакета Тпр отримаємо формулу : Тпр=Тпк + (1-р) Σ і р і Тсум = Тпк[(1+(a-1)p)/(1-p)]; (5) де а=Тсум/Тпк; Як видно з формули, єдиною відмінністю між даним протоколом і протоколом з зупинками і очікуванням є те, що що в першому члені замість Тсум з’являється Тпк. Параметр р – це імовірність помилкового прийому пакета. Максимально можлива продуктивність для даного протоколу матиме вигляд : λ max = 1/Тпр = (1-р)/Тпк[1+(а-1)р] (6) а нормована продуктивність ρ = λ Тпк < (1-р)/[1+(а-1)р] (7) Потрібно зробити зауваження, що при а=1 (час поширення сигналу і його обробки нехтуючи малий у порівнянні із часом передачі пакета Тпр) ці прості результати – такі ж , як і отримані для протоколу з зупинками і очікуванням. Сумарний час передачі певного об’єму інформації буде визначатися формулою (вважаємо, що час обробки пакетів ІП і ПП, а також тривалість ПП нехтуюче малі у порівнянні з тривалістю ІП) : Тсум = Тпк*К+2* Тз. (8) де : Тз - час затримки в каналі зв’язку, Тпк - час тривалості І П, К – кількість переданих пакетів по каналу зв’язку; К – сума пакетів, що складають інформацію для передавання і кількості повторно переданих пакетів (якщо було спотворено n пакетів, то повторно буде передано n*N пакетів, де N – параметр даного протоколу(кількість пакетів, що повторно передаються після першого спотвореного)). Перевагою такого протоколу є те, що передачі пакетів ведеться неперервно, і тому ефективність використання такого протоколу є порівняно високою як у каналах з малою, так і з великою затримкою сигналу. Недоліком можна вважати те, що на передавальній стороні нам потрібно мати буфер для зберігання пакетів для повторної передачі. Протокол з вибірковим повторенням. Протокол з вибірковим повторенням за принципом роботи майже не відрізняється від попереднього протоколу (з N-поверненням). Пакети також передаються неперервно, але в разі неправильної прийомо-передачі повторно передається тільки спотворений пакет. Технічна реалізація даного протоколу вимагає наявності буферів пам’ятіяк на передавальній стороні (для пакетів для повторної передачі), так і на приймальній (для відтворення правильної послідовності пакетів на прийомній стороні). Наявність цих буферів можна віднести до недоліків даного протоколу. Перевагою його є те, що повторно передаються тільки ті пакети, в яких виявлено помилку. Робота протоколу з вибірковим повтором зображена на рисунку 3. В даному протоколі використовується як негативне, так і позитивне підтвердження правильності прийому інформаційних пакетів. Неправильно прийнятий пакет передається повторно передавальною стороною після того, як ПС отримає негативну квитанцію на даний пакет, або отримає будь-яку квитанцію на пакет з більшим порядковим номером. Сумарний час передачі певного об’єму інформації через канал зв’язку буде визначатися з виразу: Тсум = Тпк*(N+n)+2*Tз; (9) де Тз – час затримки сигналу в каналі зв’язку; N- кількість інформаційних пакетів; n – кількість повторно переданих пакетів. Проаналізувавши роботу розглянутих протоколів, а саме: протокол з зупинками і очікуванням, протокол з N-поверненням і протокол з вибірковим повторенням можна зробити висновок що: - найпростіше реалізувати протокол з зупинками і очікуванням, але ефективність його використання є найнижчою. - протокол з N-поверненням знаходиться посередині між розглянутими протоколами як з точки зору складності реалізації, так і ефективності використання. - Протокол з вибірковим повтором має найвищу ефективність використання на каналах передачі даних, але технічно його найважче реалізувати. Ефективність протоколу в каналі зв’язку з певними характеристиками визначатиметься наступним чином : U=Tданих / Тповної передачі ; (10) де Тповної передачі – час, затрачений на передачу даних через канал, для кожного протоколу визначається за вищевказаними формулами. Тданих – тривалість даних, Тданих = N/C; (11) де N-довжина даних в бітах, С-пропускна здатність каналу (в біт/с). Розрахункова частина: / / / / / П р о т о к о л з з у п и н к а м и і о ч і к у в а н н я м (і д е а л ь н и й ) / / / / / / / / П р о т о к о л з N-п о в е р н е н н я м (і д е а л ь н и й ) П р о т о к о л з в и б і р к о в и м п о в е р н е н н я м (і д е а л ь н и й ) / / П р о т о к о л з з у п и н к а м и і о ч і к у в а н н я м (З з а в а д а м и ) / / / / / / / П р о т о к о л з N-п о в е р н е н н я м (з з а в а д а м и ) / / П р о т о к о л з в и б і р к о в и м п о в е р н е н н я м (з з а в а д а м и ) / / Висновок: У даній лабораторній роботі було досліджено та порівняно три протоколи з керуючим зворотнім зв’язком: з зупинками і очікуванням, з N-поверненням та з вибірковим повторенням на каналах зв’язку з різними характеристиками. Також знайдено ефективність використання протоколу з зупинками і очікуванням на каналі зв’язку, яка з вказаними характеристиками становить 0,674(з завадами 0,674), для протоколу з N-поверненням 0,004484(з завадами 0,972), для протоколу з вибірковим поверненням 0,972(з завадами 0,972).

Лабораторна робота Системи передачі даних

TeeLzzo

22.12.2017 00:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись