Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2015 в 19:07, курсовая работа

Описание работы

Требуется спроектировать среднескоростное звено передачи данных между двумя пользователями, отстоящими друг от друга на расстояние L км.
В зависимости от исходных данных выбрать алгоритм повышения верности, а также протокол управления работой звена данных. Распределение ошибок в прямом и обратном каналах считать биноминальным с заданной вероятностью ошибки на единичный элемент Р0=5*10-4 .
Для повышения надежности работы звена ПД спроектировать трассу основной и вспомогательной магистралей. Требуемые показатели надежности (коэффициент готовности-Кг и вероятность безотказной работы-P(t)) обеспечить применением постоянного резервирования.

Содержание работы

1.Содержание 2
2. Рецензия 3
3.Задание на курсовую работу. 4
3.1.Требуется 4
3.2.Исходные данные 4
4.Принцип работы алгоритмов РОС ОЖ и РОС НП. 5
4.1. Алгоритм работы РОС ОЖ. 5
4.2. Алгоритм работы РОС НП 6
5. Основные протоколы функционирования звена
передачи данных – BSC и HDLC 7
5.1. Структура байт-ориентированного протокола BSC. 8
5.2. Структура бит-ориентированного протокола HDLC. 8
6.Определение оптимальной длины кадра в звене ПД
по максимуму средней относительной скорости передачи для алгоритмов РОС ОЖ и РОС НП 9
6.1. Оптимальная длина кадра в звене ПД «nотп» для алгоритма РОС ОЖ. 9
6.2. Оптимальная длина кадра в звене ПД «nопт» для алгоритма РОС НП. 11
7. Расчет эквивалентной вероятности ошибки. 12
7.1. Расчет эквивалентной вероятности ошибки для алгоритма РОС ОЖ. 13
7.2 Расчет эквивалентной вероятности ошибки для алгоритма РОС НП 13
8.Выбор протокола управления звеном ПД. 14
9. Выбор аппаратуры окончания 15
канала передачи данных (модема) 15
10. Расчет объема передаваемой информации при заданном темпе передачи и критерии отказа. 17
11. Выбор основной и обходной магистрали по географической карте РФ 18
12. Расчет показателей надежности основного и обходного звена ПД 18
12.1. Расчет показателей надежности основного звена ПД 18
12.2. Расчет показателей надежности обходного звена ПД 22
13. Заключение 25
14. Список используемых источников 25

Файлы: 1 файл

курсовая работа.doc

— 633.00 Кб (Скачать файл)

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

n=32, i = 1,

 

 

 

произведем расчет для всех значений n и полученные результаты сведем в таблицу 1:

таб.1

ni

C1i

C2i

C3i

C4i

Ki

Pooi

Rожi

32

32

496

4960

35960

16

0.01588

0.0268

64

64

2016

41664

635376

48

0.0315

0.07496

128

128

8128

341376

10668000

112

0.06201

0.15355

256

256

32640

2763520

174792640

240

012017

0.260

384

384

73536

9363584

891881376

368

0.17473

0.3230

512

512

130816

22238720

2829877120

496

0.2259

0.35945

640

640

204480

43486080

6925158240

624

0.27389

0.37879

768

768

294528

75202816

14382538560

752

0.31888

0.38681

896

896

400960

119486080

26675267360

880

0.36106

0.38719

1024

1024

523776

178433024

45545029376

1008

0.40059

0.38237

1152

1152

662976

254140800

73001944800

1136

0.43761

0.37405

1280

1280

818560

348706560

111324569280

1264

0.47227

0.3315

1408

1408

990528

464227456

163059893920

1392

0.50468

0.32108

1536

1536

1178880

602800640

231023345280

1520

0.53497

0.30998

2048

2048

2096128

1429559296

730862190080

2032

0,63691

0,28333

4096

4096

8386560

11444858880

11710951848960

4080

0,81403

0,16310


Далее расчет можно не производить, так как из таблицы видно, что средняя относительная скорость Rож уменьшается с увеличением длины кадра.

Выбираем  по таб. 1. Оптимальную длину кадра по максимальной средней относительной скорости передачи

nопт = 896

 

 

Построим график зависимости средней относительной скорости передачи от длины кадра R=f(n):

 

 


Rож

0,4


0,36

0,32

0,28

0,24

0,20

0,16

0,12

0,08

0,04

0

                      5         6          7         8         9          10       11        12           Log2(n)

рис.6 график зависимости средней относительной

 скорости  передачи от длины кадра R=f(n)

 

6.2. Оптимальная длина кадра в звене ПД «nопт»

для алгоритма РОС НП.

 

Средняя относительная скорость передачи для РОС НП рассчитывается по формуле:

где  h- емкость буферного накопителя,

остальные значения  такие же, как и в протоколе РОС ОЖ.

Для протокола HDLC минимальная длина пакета составляет 40 единичных элементов.

Емкость буферного накопителя рассчитывается по формуле:

где tож = 2хtp +toc = 2х0,0625+0,01667 =0,14167с.

= 5000/80000 = 0,0625 с время распространения  сигнала;.

 toc = n1/B1 = 40/2400=0.01667с.


Для n=32 буфер будет равен


 

 

 

 

 

 

Произведем расчет всех значений и полученные результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2

ni

C1i

C2i

C3i

C4i

Ki

Pooi

hi

Rнпi

32

32

496

4960

35960

16

0.01588

12

0.41889

64

64

2016

41664

635376

48

0.0315

7

0,61091

128

128

8128

341376

10668000

112

0.06201

4

0,69200

256

256

32640

2763520

174792640

240

0,12017

3

0,66501

384

384

73536

9363584

891881376

368

0.17473

2

0,67324

512

512

130816

22238720

2829877120

496

0.2259

2

0,61172

640

640

204480

43486080

6925158240

624

0.27389

2

0,55575

768

768

294528

75202816

14382538560

752

0.31888

2

0,50567

896

896

400960

119486080

26675267360

880

0.36106

2

0,46106

1024

1024

523776

178433024

45545029376

1008

0.40059

2

0,42128

1152

1152

662976

254140800

73001944800

1136

0.43761

2

0,38576

1280

1280

818560

348706560

111324569280

1264

0.47227

2

0,35397

1408

1408

990528

464227456

163059893920

1392

0.50468

2

0,32544

1536

1536

1178880

602800640

231023345280

1520

0.53497

2

0,2998

2048

2048

2096128

1429559296

730862190080

2032

0,63691

2

0,22008

4096

4096

8386560

11444858880

11710951848960

4080

0,81403

2

0,10212


Выбираем  по таб. 2. Оптимальную длину кадра по максимальной средней относительной скорости передачи

nопт = 128

 

 

Построим график зависимости средней относительной скорости передачи от длины кадра R=f(n):

 

 


Rнп

0,7


0,63

0,56

0,49

0,42

0,35

0,28

0,21

0,14

0,07

0

                      5         6          7         8         9          10       11        12           Log2(n)

рис.7. график зависимости средней относительной

 скорости  передачи от длины кадра R=f(n)

 

 

7. Расчет эквивалентной вероятности ошибки

Для найденных в  предыдущем разделе КР, значений оптимальной длины кадра, выбрать оптимальный алгоритм повышения верности по минимуму эквивалентной вероятности ошибки (рэ).

 

 

 

7.1. Расчет эквивалентной вероятности ошибки

 для алгоритма РОС ОЖ.

 

Рассчитаем вероятность необнаруженной ошибки:

где сочетаний будет:

     

l = Dо  , так как для циклического кода БХЧ ( Боуз-Чоудхури-Хоквингем) минимальное кодовое расстояние Dо = 5.

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

            

          

                   

Подставляя полученные значения в формулу получаем:

 

Эквивалентная вероятность ошибки для алгоритма РОС ОЖ рассчитывается по формуле:

 

7.2 Расчет эквивалентной вероятности

 ошибки для алгоритма РОС НП

 

Рассчитаем вероятность не обнаруженной ошибки:

 где сочетаний будет:

     

l = Dо  , так как для циклического кода БХЧ ( Боуз-Чоудхури-Хоквингем) минимальное кодовое расстояние Dо = 5.

Ро – вероятность ошибки на единичный элемент . р0 =5*10-4

n= 128

                   

          

                   

 

Подставляя полученные значения в формулу получаем:

 


 

Эквивалентная вероятность ошибки в алгоритме РОС НП меньше чем в алгоритме РОС ОЖ. Исходя из этого в качестве оптимального алгоритма повышения верности выбираем алгоритм РОС НП.

 

8.Выбор протокола управления звеном ПД

Алгоритму РОС НП соответствует протокол управлнеия звеном ПД HDLC. Опишем данный протокол.

 

Структура кадра, применяемая в протоколе HDLC или формат кадра, можно изобразить так:

Флаг

Адрес

Управление

Пакет поля данных

Поле проверки кадра

Флаг

F

A

C

I

CRC

F

01111110

8 бит

8/16 бит

N=128 бит

16 бит

01111110


 

Заголовок кадра включает в себя три поля. Начинается заголовок однобайтовым полем,  в котором находится открывающий флаг F. За ним следует однобайтовое адресное поле, в котором записывается адрес вторичной станции (версия ISO), либо направление передачи кадра по информационному каналу (версия МККТТ). Замыкает заголовок кадра однобайтовое поле  или двухбайтовое поле управления С.

Размер поля данных I определяется величиной содержащегося в нем пакета.

Концевик кадра является замыкающей частью всего кадра. Он состоит из двухбайтового поля проверки кадра, который содержит проверочную циклическую последовательность CRC. За полем проверки кадра следует закрывающий флаг, которым заканчивается любой кадр (информационный или управляющий).

Кадр, не обрамленный флагами или имеющий длину между флагами меньше 32 бит является ложным.

Если кадром сразу не передается последующий кадр, пространство между ними заполняется следующими друг за другом флагами, выполняющими здесь роль синхросимволов.

Поле кадра.

  • Флаг F. Для определения начала конца кадра используется особая комбинация 0111110, являющаяся одновременно комбинацией кодовой синхронизации. Перед  отправлением кадра в информационный канал всегда выполняется операция битстаффинга.
  • Адресное поле А. Адрес станции на уровне звена данных по версии ISO необходим чтобы допустить возможность наличия нескольких станций на одной линии. Адресное поле позволяет адресовать до 254 станции на одной линии. Для организации шлейфа выделен адрес 8 нулей, а глобальный адрес 8 единиц, присваевается тем кадрам-командам, которые должны принять и выполнить все станции. При этом любой кадр ответ должен содержать собственный адрес вторичной станции. Так как все диалоги происходят между первичными и вторичными станциями, то адресное поле указывает, в какой вторичной станции направлялся кадр и от какой приходит. В стандарте ISO предусматривается вводить расширение адресного поля. В этом случае адресное поле может состоять из цепочки байтов. В версии МККТТ для соединения «точка-точка» кадра содержащие команды, передаваемые из звена данных и ответы, передаваемые в звено данных имеют адрес А(11000000), а кадры, содержащие команды, передаваемые в звено данных и ответы, передаваемые из звена данных, имеют адрес В (1000000). Все принимаемые кадры с адресным полем, отличающимся от А и В, стираются.
  • Поле проверки кадра. Это поле содержит информацию, позволяющую проверить кадр на наличие ошибки. Версия ISO не стандартизирует метод проверки кадра и поэтому наряду с CRC в этом поле могут размещаться контрольные суммы и другие виды проверки. Версия МККТТ использует метод, в котором двухбайтовый символ проверки является дополнением до 1, суммы по модулю 2, двух слагаемых : остатка от деления по модулю 2 на образующий полином Р(х) = х16+х12+х5+1. И последующего деления по модулю 2 на образующий полином. Образующий полином Рх предложен рекомендацией V-41МККТТ. Этот алгоритм проверки кажется сложным, однако, дает возможность полностью избежать нулевой последовательности и уменьшает вероятность не обнаружения ошибки во  флаге.
  • Поле данных I. Определяется длиной вложенного в это поле пакета. Предпочтительная максимальная длина поля данных, самого пакета для протокола Х.25 ограничена 128байтами, хотя она может быть равна любому числу, являющемуся степенью двойки в пределах от16 до 1024.
  • Поле управления. Записанные в это поле коды позволяют: определить тип кадра, сообщить номера переданного N(S) и ожидаемого на приеме N(R) кадров, передать либо команду, либо ответ, ввести функцию запроса ответа.

 

Пример кадра в протоколе HDLC

F

A

C

I

CRC

F

01111110

01111101

00110001

11111010….

1011011001010101

01111110


 

Битстаффинг

 

9. Выбор аппаратуры окончания

канала передачи данных (модема)

 

             В настоящее время в области  построения и применения АКД (модемов) достигнуты впечатляющие успехи. Если, традиционно, модем обеспечивал  только процедуру модуляции/демодуляции, реализуя функции только 1 уровня  ЭМВОС, то современные УПС обладают значительно более широкими возможностями, перекрывая и 1, и 2 уровни ЭМВOС, и решая некоторые задачи более высоких уровней (5 и б). Современный рынок модемов чрезвычайно богат и разнообразен, поэтому выбор конкретной марки АКД не тривиален и представляет cложную многокритериальную задачу.

          Для  выбора модема воспользуемся  методикой, разработанной в [2]. Причем  в процессе выбора следует  учитывать следующие моменты:

        - стоимость  модема должна быть минимальной;

        - модем должен работать по коммутируемым телефонным каналам ГТС и МТС;

- хотя звено дaнных является среднескоростным, скорость передачи информации

         модема  может быть и выше требуемой, что обеспечивает возможность  развития

         проектируемой системы ПД

        - модем должен  поддерживать, возможно, более полный  набор протоколов по видам

   модуляции, а для реализации алгоритма РOС-OЖ (протокол BSC) обязательно один из

   протоколов V.23, либо V.2б, либо V.2б bis, либо все вместе;

- модем должен поддерживать, возможно, более полный набор протоколов по защите от

   ошибок, причем в обязательном  порядке протокол V.42;

- конструктивное оформление модема  предпочтительнее выбирать как  внешнее, однако

   допускается применение  встроенных модемов;

- реализация протоколов по факсимильной передаче и сжатию данных для выбираемого

   модема не обязательна;

- поскольку преследуются только  учебные цели, выбираемый модем  может не иметь

   сертификата РФ.

Для определения марки модема воспользуемся следующими методами [2].

  1. Метод главного критерия.
  2. Метод экспертных оценок.
  3. Метод оценки предпочтений.

Поскольку выставлено требование минимальной стоимости , то будем ориентироваться

Информация о работе Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей