Передача информации в АСУ

Излагаются основные положения теории передачи сообщений, принципы передачи информации (в первую очередь цифровой) в автоматизированных системах управления (АСУ). Рассматриваются принципы построения АСУ, методы передачи двоичных сигналов, способы повышения достоверности при передаче цифровой информации, основные принципы передачи данных, каналы и сети связи АСУ, сопряжение каналов передачи данных-с ЭВМ. Первое издание книги вышло в 1971 г. Настоящее 2-е издание существенно расширено и переработано. Введены главы, посвященные вопросам построения АСУ, принципам построения средств передачи информации в АСУ, характеристикам каналов связи и сетям передачи информации. Книга рассчитана на инженеров, работающих в области АСУ, автоматики, телемеханики, радио и проводной связи, а также может быть полезна студентам вузов соответствующих специальностей. 30602— 104 Г--------------45—76 045(01)—76 6Ф1 © Издательство «Связь», 1976 г. ПРЕДИСЛОВИЕ Исключительно быстрый рост автоматизации управления во всех отраслях народного хозяйства, науки, техники и военного дела на базе использования вычислительных машин привёл к стремительному развитию теории и техники передачи цифровой информации. Вопросы передачи цифровой информации в автоматизированных системах управления (АСУ) представляют значительный интерес для широкого круга специалистов в области автоматики и телемеханики, радио и проводной связи. Этим вопросам посвящено большое число журнальных статей и ряд серьёзных монографий, рассчитанных в основном на научных работников, аспирантов, преподавателей вузов. Настоящая же книга предназначена для широкого круга специалистов, занимающихся, вопросами, связанными с АСУ, но не всегда имеющих специальную подготовку в области электросвязи. В книге приведены краткие сведения о современных АСУ, даны основные понятия теории передачи сообщений и на этой базе рассказано о принципах передачи и преобразования информации в системах передачи данных АСУ. Рассматриваются также принципы построения и основные технические характеристики применяемых в АСУ проводных и радио средств связи и особенности их использования для передачи цифровой информации. Значительное внимание уделено методам передачи цифровой информации в АСУ, вопросам помехоустойчивости и повышения достоверности с учетом специфики помех и искажений при передаче дискретных сообщений по каналам проводной и радиосвязи. В состав сложной автоматизированной системы могут входить отдельные самостоятельные автоматизированные комплексы. Неотъемлемыми элементами любой АСУ являются системы передачи информации. В АСУ, в зависимости от их назначения, находят применение различные виды связи: телефонная, телеграфная, фототелеграфная, телевидение и, главным образом, передача данных, или телекодовая связь. Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) дал следующее определение этого вида связи: «Передача данных — это область электросвязи, целью которой является передача информации для обработки её вычислительными машинами или же обработанной ими». При этом виде связи передача осуществляется, как правило, в цифровом виде, т. е. дискретными (обычно двоичными) сигналами. Поэтому при малых скоростях (порядка 50—200 бит/с) для передачи данных могут быть использованы телеграфные каналы. Наиболее широко применяются среднескоростные системы передачи данных (скорости порядка 600—4800 бит/с). Однако зачастую в АСУ требуются и значительно большие скорости передачи данных, достигающие нескольких десятков тысяч и болеебит в секунду. Важной особенностью систем передачи данных являются повышенные требования в отношении достоверности передачи. При таких видах связи, как телефония и телеграфия, информация воспринимается непосредственно человеком и благодаря свойственной человеческому языку избыточности небольшие искажения передаваемого текста не приводят к нарушению достоверности принятых сообщений. Совершенно иначе обстоит дело при передаче данных, где даже незначительное количество ошибок может полностью исказить результаты обработки информации в ЭВМ. Вопрос о международных нормах на допустимое количество ошибок для различных систем передачи данных находится в стадии изучения. Однако уже сейчас ясно, что речь может идти о вероятностях искажения одного элемента порядка 10-5 — 10-9. Для обеспечения высокой достоверности применяются системы передачи информации, использующие специальные методы кодирования, и виды модуляции, обеспечивающие максимальную помехоустойчивость. Теоретической основой техники передачи информации является теория передачи сообщений *). Основополагающими работами в этой области были работы В. А. Котельникова (1933 и 1946 гг.), А. Н. Колмогорова (1947 г.), К. Э. Шэннона (1948 г.) и ряда других советских и зарубежных учёных. Основными проблемами теории передачи сообщений являются проблемы эффективности и достоверности. Эта теория определяет также принципы и основные пути построения оптимальных систем передачи информации. Проблема эффективности состоит в определении возможных путей, обеспечивающих передачу наибольшего количества информации наиболее экономным способом. Проблема достоверности состоит в определении путей, обеспечивающих при наличии помех максимальное соответствие принятых сообщений переданным. Случайный характер процессов, протекающих в системах передачи информации, обусловливает широкое использование в теории передачи сообщений вероятностных методов. Настоящее второе издание существенно переработано и дополнено. В нём использованы материалы, появившиеся в печати после выхода в свет первого издания. Предисловие, заключение и гл. 1, 2, 3, 4, 5, 6 написаны Э. Ш. Гойхманом, гл. 7, 8, 9, 11 — Ю. И. Лосевым. Глава 10 написана Ю. И. Лосевым и Н. Д. Плотниковым совместно. Авторы выражают благодарность рецензенту Б. С. Данилову, чьи замечания и пожелания существенно улучшили качество рукописи, а также И. А. Лозовому за ценные советы при обсуждении гл. 5 рукописи. Все замечания, пожелания и вопросы просим направлять в издательство «Связь» по адресу: 101000, Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2. *) В некоторых источниках [50] теорию передачи сообщений называют общей теорией связи.