1) Загальна характеристика методів підвищення вірності передачі інформації.

У процесі передачі інформації з ліній і каналів зв'язку комп'ютерних мереж на сигнали даних впливають різного роду завади. Крім того, ці сигнали додатково спотворюються за рахунок неідеальності частотних характеристик тракту передачі. Це приводить до того що результуюча імовірність помилки по одиничних елементах на виході демодулятора знаходиться в межах 10^-3... 10^-5. У той же час імовірність помилки по символах (байтам) при передачі даних у комп'ютерних мережах загального користування повинна бути не гірше 10^-6, а в деяких мережах потрібно забезпечувати імовірність помилок по символах не більш 10^-8. З цього випливає, що перед обробкою інформації в комп'ютері вірність передачі її на канальному рівні повинна бути підвищена на 3... 5 порядків (від 10^-3 по елементах до 10^-8 по символах).

Зниження кількості помилок може бути забезпечене за рахунок поліпшення якісних характеристик ліній і каналів зв'язку. В даний час відбувається процес заміни магістральних провідних ліній зв'язку на оптоволоконні. Однак цей процес дуже трудомісткому, дорогому і тривалий у часі. На нижньому рівні мереж ще довго будуть залишатися провідні лінії зв'язку. А канали радіозв'язку, що усе ширше використовуються в бездротових комп'ютерних мережах, практично неможливо захистити від завад. Збільшення відносини «сигнал / шум» ефекту не дає через вплив імпульсних завад.

Тому поряд із заходами для поліпшення якості каналів шляхом корекції їх АФЧХ, з використанням завадостійкої модуляції, застосуванням каналів, що не комутуються, для підвищення вірності передачі даних необхідні й інші.

Усі засоби підвищення вірності передачі даних поділяються на дві групи:

- без використання зворотного зв'язку на базі симплексного каналу;

- с використанням зворотного зв'язку між передавачем і приймачем прикінцевих пунктів при дуплексному каналі.

Таким чином, методи захисту від помилок залежать від типу каналів, застосовуваних для передачі даних і регламентуються відповідними протоколами канального рівня.

У симплексних каналах для захисту інформації використовується

- багаторазове повторення того самого блоку (кадру) даних або

- коригувальні коди, що виправляють помилки.

Багаторазове повторення є найбільш простим способом підвищення вірогідності і легко реалізованим на існуючій апаратурі.

При багаторазовій передачі кожна кодова комбінація (або блок) передається непарна кількість разів (звичайно 3... 5), а на прийомі виробляється порівняння прийнятих знаків, і рішення приймається «голосуванням по більшості» (мажоритарній метод). Вибираючи потрібну кількість повторень , можна забезпечити як завгодно малу імовірність помилок, але й ефективна швидкість передачі при цьому знижується в  разів. Нехай , тоді імовірність  прийому кодової комбінації (кадру) з помилкою дорівнює

, ,

де  – число сполучень з  по ;

 – імовірність прийому кадру з помилкою при однократній передачі (на рис. 1 приведений графік залежності  при ).

Недоліком систем з багаторазовим повторенням є мала пропускна спроможність і неефективне використання надмірності, що вводиться в цьому випадку.

Аналогічний багаторазовому повторенню спосіб підвищення вірогідності, що використовує одночасну передачу однієї і тієї ж інформації з декількох паралельно працюючих каналів зв'язку. При прийомі повідомлень у таких СПД також може бути використаний мажоритарний принцип; у цьому випадку число паралельно працюючих каналів повинне бути не менш трьох.

При двох паралельно працюючих каналах у передані повідомлення може вводитися надмірність, що дозволяє виявляти помилки. При виявленні помилки в одному каналі інформація вибирається з іншого. Важливою перевагою таких систем є їхня висока надійність і малий час запізнювання інформації. Виявлення помилок може вироблятися і шляхом контролю амплітуди, тривалості й інших первинних параметрів прийнятих сигналів. При перекручуванні контрольованих параметрів вище припустимих норм повідомлення вибирається з іншого каналу. Якщо ж і в іншому каналі виявлені подібні ж перекручування, то кодова комбінація бракується.

Недоліком багатоканальних систем передачі даних, як і систем з багаторазовим повторенням, є неефективне використання надмірності.

Від подібного недоліку у визначеній мірі вільні системи, що використовують коди з виправленням помилок. У цих системах передана кодова комбінація, крім інформаційних одиничних елементів, отриманих від джерела інформації, містить і перевірочні одиничні елементи. Перевірочні розряди (одиничні елементи) формуються на передавальній стороні з переданих інформаційних за визначеними правилами. На прийомній стороні по тим же правилам здійснюються перевірки. У кожну перевірку включаються як визначені інформаційні одиничні елементи, так і перевірочні одиничні елементи. Результат перевірок указує номер перекрученого розряду. Таким чином, виправлення збоїв при використанні кодів з виправленням помилок забезпечується за рахунок уведення постійної, заздалегідь розрахованої надмірності, що не залежить від стану каналу.

Підвищити вірогідність передачі інформації без значного зниження пропускної спроможності можна в тому випадку, якщо вводити надмірність або змінювати швидкість передачі повідомлень у залежності від стану каналу. Для реалізації даного методу необхідно знати фактичний стан капала. Ця інформація може бути отримана шляхом оцінки числа помилок, що виявляються в каналі, з передачею даних про оцінку на передавальну сторону. Однак системи передачі інформації виходять досить складними.

У випадку дуплексних і напівдуплексних каналів підвищення вірності інформації здійснюється за допомогою кодів, що виявляють помилки. Блок, у якому виявлені перекручені символи, повторюється після запиту, що посилається по постійно діючому каналі зворотного зв'язку (ЗЗ) на передавальну сторону.

При виявленні помилки споживачеві інформація не видається (стирається), а по зворотному каналі передається сигнал перепопиту (запиту). При одержанні цього сигналу передавач повторно відправляє повідомлення (кодову комбінацію). Якщо помилки не виявлені і є вільний буфер для запису блоку, то в канал ЗЗ (зворотний канал) посилається підтвердження (квитанція) правильності прийому.

При гарному стані каналу і низькому рівні завад число перепопитів по зворотному каналі незначно. Тому «завантаження» зворотного каналу може бути істотно нижче «завантаження» прямого. Як правило на практиці ці канали однакові й у цих умовах з'являється можливість передавати по зворотному каналі інформацію від абонента Б и абонентові А, а по прямому каналі (що для абонента Б є зворотним) передавати сигнали перепопиту від абонента А абонентові Б.

У системах передачі даних кількість повторень того самого блоку обмежується, і при перевищенні заданого числа повторень сигналізується аварійний стан каналу зв'язку.