Помехозащищённость
Помехозащищё́нность — способность системы связи обеспечивать передачу информации с за́данным качеством при наличии помех (любое постороннее воздействие, искажающее полезный сигнал). Помехи могут искажать сигнал, приводя к ошибкам в данных.
Для обеспечения помехозащищённости используются как физические методы защиты линий связи, так и обнаружение/исправление ошибок путём избыточного кодирования, протоколы с повторной передачей данных и другие способы[1].
Термин помехоустойчивость часто путают с помехозащищённостью; помехоустойчивость — способность приёмника правильно распознавать сигнал при наличии помех.
Общие сведения
| Помехозащищённость | |
|---|---|
| Область использования | Технические науки |
Основные понятия
В реальных каналах связи всегда присутствуют помехи, искажающие сигнал. Разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации, называют шумом[2].
Виды помех:
- атмосферные явления (грозовые разряды);
- промышленные (работа электрооборудования);
- космические (солнечное излучение);
- аппаратурные/внутренние шумы приёмника.
- электромагнитные наводки (перекрёстные помехи в кабелях).
Для систем дискретной цифровой связи потеря даже одного бита может привести к полному обесцениванию информации.
Способы обеспечения помехозащищённости
В современных технических системах связи помехозащищённость осуществляется по следующим двум направлениям[2]:
1. Устранение технических помех, связанных с плохим качеством линий связи, незащищённостью друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Для устранения таких помех используют:
- экранированные кабели;
- различные фильтры, отделяющие полезный сигнал от шума;
- оптоволоконные линии (не подвержены электромагнитным помехам).
2. Избыточное кодирование (добавление дополнительных (проверочных) битов к исходным данным) самого передаваемого сообщения, позволяющее компенсировать потерю какой-то части передаваемой по линиям связи информации. Избыточность кода — отношение числа проверочных битов к общему числу битов в кодовом слове. Чем выше избыточность, тем выше помехозащищённость, но тем ниже скорость передачи полезных данных. Помехозащищённость основана на автоматических системах проверки целостности переданной информации:
- проверка на чётность (добавляется один бит, чтобы общее число единиц стало чётным);
- коды Хэмминга — позволяют не только обнаружить, но и исправить одиночные ошибки;
- коды Рида — Соломона — широко применяются в CD/DVD, QR‑кодах, спутниковой связи;
- циклические избыточные коды (CRC) — используются для проверки целостности данных в сетях.
Но чрезмерная избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи. Поэтому очень важно иметь алгоритмы получения оптимального кода, одновременно обеспечивающего минимальную избыточность передаваемой информации и максимальную достоверность принятой информации.
Также следует отметить такие способы обеспечения помехозащищённости, как:
- Протоколы с подтверждением и повторной передачей — в протоколах TCP получатель подтверждает получение пакетов, а отправитель при отсутствии подтверждения повторно передаёт потерянные данные.
- Модуляция сигнала — выбор способа кодирования информации в сигнал, устойчивый к помехам (например, фазовая или частотная модуляция).
- Дублирование каналов связи — передача данных по нескольким независимым каналам.