Государственный комитет РФ по связи и информатизации
Архангельский колледж телекоммуникаций
Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Допущен к защите
"_____"__________________1999г.
Зав. Отделением______________
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ
"Компьютерный интерфейс передачи
системы ПРВ ОП"
Рецензент___________________________________ (____________________)
Консультант_________________________________________ ( Ганичев М. Я. )
Дипломант_____________________________________ ( Пономаренко Е. В. )
Архангельск
1999г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор сетей ПРВ. 4
2 Стандарт ПРВ POCSAG.
10
3 Компьютерный интерфейс передачи.
1 Аппаратное обеспечение.
14
1 Программное обеспечение.
1 Формат сообщения.
19
1 Подготовка программы к работе с пейджером.
24
3.2.3 Программа расчёта контрольных бит.
4 Лабораторная работа: "Формат записи протокола POCSAG." 32
5 Лабораторная работа: "Организация локальной или корпоративной сети ПРВ"
32
6 Охрана труда при работе системы.
39
Заключение.
Литература.
ВВЕДЕНИЕ.
В данной дипломной работе я отразил систему организации компьютерного интерфейса сетей ПРВ ОП, о так же основные принципы построения сетей персонального радиовызова. Тематика компьютерного интерфейса передачи данных вызвала у меня интерес к написанию проекта в связи с прогрессивностью и актуальностью темы.
Система персонального радиовызова (в данном случае по средствам
пейджера) является удобной технологической разработкой, для той части
нашего общества, которой необходимо по профессиональным или иным причинам
постоянно находиться в "поле зрения" организации или группы лиц. Система
персонального радиовызова, с момента разработки, сразу же нашла применение
среди спецслужб, врачей и т.д. Радиус действия обычно ограничивался по
площади объекта (больница, завод, охраняемая территория и т.п.)
Пользователями системы персонального радиовызова становилось всё большее
количество людей, увеличивалась и зона обслуживания. В наши дни СПРВ
используется в основном рядовыми гражданами. Такое расширение системы
привело к понятию СПРВ ОП, – что означает система персонального радиовызова
общего пользования.
Целью дипломного проекта является практическая реализация аппаратно-
программного интерфейса передачи данных в формате протокола POCSAG, а так
же наработка практических навыков и теоретических знаний по организации и
эксплуатации сети персонального радиовызова на базе персонального
компьютера, программного обеспечения, устройства сопряжения, возбудителя ВО-
71, умножителя частоты на 10 (совместно с антенной) и 2-х пейджеров NEC-
26B. Целью проекта, так же является разработка методических указаний по
выполнению лабораторных работ по темам: "Формат записи протокола POCSAG" и
"Организация локальной или корпоративной сети ПРВ".
1 ОБЗОР СЕТЕЙ ПРВ.
В зависимости от количества абонентов варианты построения СПРВ подразделяются: на малые, средние и большие системы. Пример построения малой системы приведен на рисунке 1.
Рисунок 1. Малая система ПРВ.
Малая система рассчитана на обслуживание 150-250 абонентов. Она
состоит из автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, базовой
передающей станции и антенно-фидерного тракта. Функциональные возможности
(определяемые установленным программным обеспечением) АРМ следующие:
набор и отправка сообщений на текстовой и цифровой пейджер;
длинна сообщения до 400 символов (конкретная программа);
групповые сообщения;
подготовка сообщений с клавиатуры или из файла;
нумерация сообщений;
встроенный кодировщик POCSAG-сигнала;
операционная система - DOS/WINDOWS;
Пример построения большой системы показан на рисунке 2. Информация, передаваемая на пейджер, поступает в пейджер-центр следующим образом: с городского телефона; с удаленных терминалов; с городских справочных служб; роуминг с другими пейджинг-центрами; через электронную почту INTERNET-mail.
Сообщения через городскую АТС по многоканальной линии поступает на офисную АТС операторского зала.
При передаче сообщения с помощью городского телефона пользователь сообщает оператору номер пейджера, на который надо передать сообщение, и непосредственно текст самого сообщения. Оператор вводит номер пейджера и сообщение в компьютер. С компьютера информация через концентратор локальной вычислительной сети и центральный диспетчерский пульт, поступает на пейджинг-терминал, который кодирует сообщение, предназначенное для отправки на пейджер, в формат протокола передачи данных (например, POCSAG) и передает сформированные данные на передатчик, предназначенный для преобразования кодированных сообщений в высокочастотный сигнал, его усиления и передачи на АФУ для излучения в эфир на пейджеры и ретрансляторы.
При наличии телефона с DTMF прием цифровых сообщений может быть автоматическим. При таком способе приема сообщений пользователь после набора номера пейджер-центра подключается к оператору-автомату DTMF. При наборе пользователем номера пейджера и сообщения с помощью кнопок телефона оператор-автомат DTMF автоматически фиксирует сообщение и передает на концентратор ЛВС для последующей передачи на пейджер.
Сообщения, пришедшие с удаленных терминалов, других пейджер-центров или из электронной почты INTERNET коммутируются на соответствующие серверы, а с них на концентратор ЛВС. Все это происходит автоматически.
Для предоставления абонентам справочной информации в пейджер-центрах существует справочная служба, которая позволяет реализовать получение абонентами пейджеров справочной информации по следующим разделам: авиа и ж/д справки; справки о телефонах и адресах; данные о цене купли-прадаже наличной валюты в банках города; сведения о рецептуре культурных и зрелищных учреждений; справка - как проехать по городу.
Справочная информация в пейджинг-центр поступает из городских справочных служб к оператору справочной службы, который формирует и отправляет справочную информацию на пейджеры абонентов.
Сравнительная характеристика стандартов СПРВ
Сегодня для систем персонального радиовызова в России, как и во всём мире, используется несколько стандартов, сравнительные характеристики которых приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнительная характеристика стандартов СПРВ
|Характеристики: |POCSAG |ERMES |FLEX |
|Скорость данных, бит/с |512,1200,2400 |6250 |1600,3200,6400 |
|Максимальное число |82000 при |104000 |167000 при |
|10-разряд-ных цифровых |скорости 2400 | |скорости6400 |
|сообщений в час |бит/с | |бит/с |
|Максимально допустимое время |1,95; 0.83; |2,8 |10 при любой |
|прерывания сообщения, мс |0.42 | |скорости |
|Срок службы батарей, мес. |1 |5 |5 |
|Роуминг |Нет |Да |Да |
|Оптимизация загрузки системы |Нет |Да |Да |
|Нумерация сообщений |Нет |Да |Да |
|Передача времени и даты |Нет |Да |Да |
|Динамический групповой вызов |Нет |Да |Да |
|Индикатор длинны сообщения |Нет |Нет |Да |
|Контрольные суммы |Нет |Нет |Да |
Наиболее перспективным является стандарт FLEX. Он имеет ряд существенных преимуществ, таких как: высокую емкость и устойчивость к помехам, наличие синхронного режима работы, совместимость с существующими протоколами, возможность поддержки усовершенствованных услуг в будущем.
FLEX представляет собой семейство протоколов беспроводной передачи данных, применение которого позволяет значительно увеличить эффективность использования частотного канала, снизить стоимость пейджинговой системы, предложить дополнительные услуги по беспроводной передаче данных. Кроме того, FLEX - расширяемый протокол, и в будущем он станет базовой платформой.
2 СТАНДАРТ СИСТЕМЫ ПРВ POСSAG.
Во второй половине 70-х годов по инициативе British telecom с целью
объединения производителей пейджингового оборудования для создания
стандарта, соответствующего требованиям рынка, была образована специальная
группа - Post Office Code Standartisation Advisory Group. Ее аббревиатура
POCSAG и дала название новому протоколу, спецификации которого были
опубликованы в 1978 г. Первоначально код предназначался для передачи
тональных сообщений со скоростью 512 бит/с. Но уже годом позже, в 1979 г.,
он был адаптирован для передачи цифровых и буквенно-цифровых сообщений.
Разработка не была запатентована и стала использоваться в ряде стран в
качестве стандарта.
В 1982 г. этот стандарт был утвержден Международным консультативным
комитетом по радиосвязи Международного союза электросвязи, как
международный стандарт, получил наименование Radio Paging Code N1 или
сокращенно RPCN1. Однако это название протокола встречается, в основном, в
сугубо официальных документах и вряд ли известно широкому кругу. Но сам
факт признания POCSAG на таком уровне объясняет то, что этот протокол
сегодня используется в подавляющем большинстве пейджинговых систем, оставив
позади собственные разработки протоколов фирм Motorola и NEC. Основными
преимуществами этого формата по сравнению с другими форматами того времени
были скорость, эффективный алгоритм исправления ошибок и большее число
производителей оборудования. Впоследствии с целью увеличения количества
передаваемых сообщений протокол был адаптирован для передачи со скоростью
1200 бит/с, а затем, в начале 90-х годов, со скоростью 2400 бит/с. В
качестве модуляции используется частотная манипуляция.
Как и любой метод однонаправленной передачи информации, POCSAG
использует метод прямого исправления ошибок. Как известно, цифровые данные
обычно собираются в слова, которые, в свою очередь, группируются в блоки.
Одним из самых простых методов обнаружения/исправления ошибок является
добавление избыточных битов. Например, цифровое слово из восьми бит может
содержать один избыточный. Этот бит вставляется для определения, четное или
нечетное число “единиц” в слове с целью выявления возможной ошибки. Для
более наглядной иллюстрации представим, что передается семизначное слово
“1100011”. Общее число “единиц” в нем равно четырем. Тогда для проверки на
четность избыточный бит должен быть равен “0”, так что слово будет иметь
вид “11000110”. И, наоборот, для проверки на нечетность этот бит, равен “1”
и общее слово соответственно выглядит как “11000111”. Приемники пейджеров
обычно работают в условиях большого уровня помехи и число ошибок довольно
высоко (примерно одна ошибка на 15-18 передаваемых битов). Для борьбы с
этим должны применятся более эффективные способы. В протоколе POCSAG в 32-
битных кодовых словах используется циклический линейный код БСН 32,21
(получивший название по имени создателя Боуз-Чхоудхури-Хоквингем или просто
БЧХ), где 32 - общая длина слова, из них: 21 - число информационных бит в
слове, а 11 - избыточные биты.
Структура протокола POCSAG показана на рисунке 4.
В начале каждой передачи стоит преамбула длинной не менее 576 бит, представляющая собой последовательность 10101010... Во время ее передачи пейджер переводится в режим “Прием сообщения”, причем в интервале приема преамбулы осуществляется тактовая синхронизация. После этого следует передача “пачек” (batch), число которых произвольно.
Каждая “пачка” состоит из слова синхронизации в ее начале и восьми кадров (фреймов). Так как слово синхронизации по длине равно одному 32- битному слову, то “пачка” состоит из 17 слов. Структура кадра такова, что каждому из них (пронумерованному 0-7) соответствует группа пейджеров. Это означает, что каждый индивидуальный пейджер оказывается постоянно закрепленным за конкретным кадром и будет “слушать” адресную информацию только в своем собственном кадре. Кадр состоит из двух кодовых слов: адреса пейджера и сообщения плюс избыточные биты. Когда в кадре отсутствует сообщение, вместо адреса передается незанятое кодовое слово, имеющее определенный протоколом формат.
Длина адресной части равна 18 бит, но действительный адрес пейджера равен 21 биту. Обычно эти три избыточных бита служат для определения номера фрейма, содержащего адрес пейджера. Например: три разряда в двоичном исчислении “000” обозначает первый фрейм, “001”-второй и т.д. “111” обозначает восьмой фрейм.
Функциональные биты обычно используются для того, чтобы разрешить передачу многократных сообщений на один пейджер, таких как разные коды тональных посылок (“бипов”). Длина информационного поля в слове равна 20 бит, однако это не ограничивает размер сообщения, и в случае необходимости может быть передано дополнительное кодовое слово. Если нет, то сообщение заканчивается передачей в кадре следующей “пачки”.
Структура кодовых слов приведена на рисунке 5.
В настоящее время протокол POCSAG применяется почти во всех странах, где используются системы персонального радиовызова. По разным оценкам, пейджинговым сетям на основе этого протокола принадлежит 70-80% рынка. И поскольку популярность этого вида связи растет (к концу столетия прогнозируется удвоение числа пользователей, и оно достигнет 200 млн.), появляются новые требования, например, передача файлов больших объемов. Все это приводит к значительному увеличению нагрузки системы, и POCSAG перестает соответствовать реалиям нынешнего времени. Так, при трафике средней плотности, на одном радиоканале, использующем максимальную для протокола скорость 2400 бит/с, без потери качества обслуживания можно разместить примерно 20-25 тыс. пользователей. Поэтому надо ожидать, что следующий этап развития систем персонального радиовызова принадлежит высокоскоростным протоколам FLEX и ERMES.
3 КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ПЕРЕДАЧИ
3.1 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Цифровой характер передаваемой информации позволяет в качестве
интерфейса создания сообщения использовать персональные компьютеры.
Существует множество программных продуктов данной тематики. Для учебно-
демонстрационных целей, на мой взгляд, наиболее приемлемой оказалась
программа РЕ. Программа PE предназначена для создания пейджинговых
сообщений в формате протокола POGSAC, а совместно с модулем сопряжения и
аппаратурой организации радиоканала существует возможность трансляции
информации по стандартному телеграфному каналу к базовой радиопередающей
станции. Программа представляет собой удобный интерфейс передачи данных и
может использоваться не только в учебных целях. Непосредственно сама
программа формирует на выходе последовательного порта компьютера (разъём RS-
232) последовательность посылок напряжения в формате протокола POCSAG, т.е.
создаёт полноценные пачки сообщения по всем стандартам данного протокола.
С последовательного порта снимаются двуполярные импульсы с напряжением ±12 вольт. Для создания стандартного телеграфного канала используется устройство сопряжения (ключ), которое совместно с аппаратурой организацией радиоканала преобразует импульсы с последовательного порта в формат ±60 вольт. Сигналы с устройства сопряжения (УС) подаются на базовую передающую радиостанцию (смотри рисунок 6), далее по антенно-волноводному тракту (АВТ) на антенну и в эфир.
Рисунок 6. Схема подключения устройств.
Аппаратное обеспечение применимое для передачи сообщения это
последовательный порт компьютера и устройство сопряжения. Понятие –
последовательный порт – означает, что информация передаваемая в порт в
двоичном виде записывается последовательно, т.е. двоичное слово выводится
побайтно, начиная с младших разрядов к старшим разрядам. Для разделения
слов используются старт-стоповые биты. Возможна проверка на чётность
(структура передаваемых слов с последовательного порта предоставлена на
рисунке 8).
Рисунок 7. Внешний вид последовательного порта СОМ-1
Формат протокола POCSAG имеет свой формат организации данных в двоичной форме, нежели стандартные возможности последовательного порта, поэтому запись информации в порт происходит не на информационный вывод, а на вывод управления передатчиком. Вызвано это тем, что на информационном выводе последовательного порта возможна организация передачи данных только в соответствии с форматом представленном на рисунке 8. Вывод управления передатчиком позволяет побитно записывать данные в последовательный порт и в ‘ручную’ создавать форматы сообщения. Структура последовательного порта такова, что информация, выводимая с компьютера, выглядит как двуполярные импульсы напряжения с размахом ±12 вольт.
|Стартовый|5-8 битовое слово данных |Бит |Стоповый |
|бит - 0 | |чётности |бит: 1, 1.5|
| | | |или 2 |
Рисунок 8. формат данных последовательного порта.
Внешний вид последовательного порта СОМ-1 с обозначением выводов показан на рисунке 7, а назначение выводов в таблице 2. Для создания стандартного телеграфного канала используется модуль сопряжения (ключ), который управляет схемой тонального усилителя выпрямителя в аппаратуре организации радиоканала.
Устройство сопряжения представляет собой электронный ключ и усилитель выпрямитель аппаратуры организации радиоканала. В целях безопасности и предотвращения протекания больших токов в порт, ключ выполнен с применением оптопары.
Принципиальная схема устройства сопряжения предоставлена в рисунке 9.
Таблица 2. Обозначения выводов портов СОМ на 9 и 25 выводов.
|Номер |Названи|Назначение вывода. |Входной|
|вывода. |е. | |или |
| | | |выходно|
| | | |й. |
|9 |25 | | | |
|выво|выво| | | |
|дов |дов | | | |
|1 |8 |DCD |Входной канал. Обнаружение несущей данных |Вход. |
| | | |(детектирование принимаемого сигнала). | |
|2 |3 |RxD |Данные, принимаемые компьютером в |Вход. |
| | | |последовательном коде (логика | |
| | | |отрицательная). | |
|3 |2 |TxD |Данные, передаваемые в последовательном |Выход. |
| | | |коде (логика отрицательная.) | |
|4 |20 |DTR |Готовность выходных данных. |Выход. |
|5 |7 |SG |Сигнальное заземление, нулевой провод. |( |
|6 |1 |DSR |Готовность данных. Используется для задания|( |
| | | |режима модема. | |
|7 |4 |RTS |Сигнал запроса передачи. |Выход. |
|8 |5 |CTS |Сигнал сброса (очистки) для передачи. |Вход. |
| | | |Активен во всё время передачи. Говорит о | |
| | | |готовности приёмника. | |
|9 |22 |RI |Индикатор вызова. Говорит о приёме модемом |Вход. |
| | | |сигнала вызова по телефонной сети. | |
Напряжение с последовательного порта управляет световым потоком
светодиода VD3 оптопары. Для ограничения тока, последовательно с
излучателем VD3 включён резистор R8, он так же определяет допустимую
величину нагрузки. Диод VD4 предназначен для обеспечения симметричности
нагрузки. Управление световым потоком светоизлучателя VD3 ведётся по
логической 1 на выходе последовательного порта. Фотодиод оптрона VD2,
облучаемый светоизлучателем VD3, меняет своё сопротивление в зависимости от
интенсивности светового потока. Таким образом, осуществляется
гальваническая развязка компьютера с устройством сопряжением. При освещении
фотодиода VD2 его сопротивление снижается, ток в цепи базы транзистора VT2
растёт и транзистор открывается. Резистор R7 шунтирует базовый переход
транзистора и предназначен для ограничения тока фотодиода. Диод VD1
выполняет функции зашиты схемы от неправильного подключения к линии (для
индикации неправильного включения линии). R6 - дополнительная защита
источника питания –20В в АОРК. Благодаря низкоомному сопротивлению делителя
(R4(R5/R4+R5)R6 получается малое сопротивление линии, в связи с этим
паразитные наводки в линии малы, а значит низок уровень фона. Так же для
уменьшения сопротивления линии, управление схемой ведётся по цепи эмиттера
VT1.
Итак, при освещении фотодиода VD2, его внутреннее сопротивление
падает, транзистор VT2 открывается. При открытом транзисторе VT2 появляется
разница напряжений между базой и эмиттером VT1 и транзистор VT1
открывается, подаётся напряжение на транзистор VT5. Транзистор VT5 входит в
схему усилителя постоянного тока аппаратуры организации радиоканала.
Управление транзистором VT5 вызывает формирование на выходе АОРК
двуполярных посылок с уровнями (60 вольт с манипуляцией оналогичной с
входной.
Рисунок 9. Принципиальная схема устройства сопряжения.
Трансляция сообщения в эфир производится с помощью передатчика и возбудителя. Данные подаются на возбудитель через телеграфный вход.
3.2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
3.2.1 ФОРМАТ СООБЩЕНИЯ ПРОТОКОЛА POCSAG.
Формат сообщения.
Формат сообщения – это определённая последовательность двоичных слов.
Формат сообщения в протоколе POCSAG это последовательность двоичных слов,
характер кодирования которых, согласуется с протоколом POCSAG.
Преобразование информации, передаваемой на пейджер, в формат протокола
POCSAG происходит по средствам программы PE. После формирования информации
в двоичную форму она поступает на выход коммуникационного порта в виде
двухполярных импульсов напряжения (12 В. Далее импульсы преобразуются в
напряжение (60 В. Значению +60 В соответствует частота нажатия, значению
-60 В – частота отжатия. Так как сигнал идет в инверсной форме, то "1"
соответствует меньшая частота (частота отжатия), а "0" – большая частота
(частота нажатия).
Как говорилось ранее, перед каждым сообщением следует преамбула
длинной не менее 576 бит, представляющая собой чередующеюся
последовательность "010101010101..." Во время ее передачи пейджер
переводится в режим "прием сообщения". После преамбулы следует передача
"пачек", число которых произвольно.
Каждая "пачка" состоит из слова синхронизации в ее начале и восьми кадров (фреймов). Формат кодового слова кадровой синхронизации в шестнадцатеричной форме имеет значение "7CD215D8". Первым битом слова синхронизации является флаг. У слова кадровой синхронизации, адресного слова и "пустого" слова флаг имеет значение "0", а у информационного слова флаг имеет значение "1".
Фрейм состоит из двух кодовых слов. Если это первый фрейм сообщения,
то первое слово - это слово адреса, а второе слово – информационное слово.
Рассмотрим подробно структуру адресного слова. Возьмем для примера адрес
"1333333". В шестнадцатеричной форме адресное слово будет иметь вид
51615BF4. Вид адресного слова в двоичной форме показан в таблице 3. Бит №1
– флаг, биты №2-19 определяют адрес пейджера. Действительный адрес пейджера
имеет 21 разряд в двоичной форме, но так как адрес пейджера прикреплен к
конкретному фрейму, а количество фреймов равно восьми, то последние три
бита, определяющие номер фрейма, не передаются. Адрес "1333333" в двоичной
форме имеет вид – "101000101100001010101". Последние три бита, имеющие
значение "101", показывают, что номер фрейма шестой, так как в десятичной
форме число "101" имеет значение "5", а первому фрейму соответствует
значение "000". Как видно из таблицы 3, старшие 18 битов адреса "1333333"
занесены в адресное слово битами №2-19. Биты №20-21 функциональные. Если
они имеют значение "11", то это значит, что после адреса будет передаваться
буквенно-цифровая информация, если значение "00", то цифровая информация, а
если "01" или "10", то тоновый вызов. В нашем примере после передачи адреса
передаётся буквенно-цифровая информация, а значит биты №20-21 имеют
значение "11". Остальные одиннадцать бит (биты №22-32) – избыточные биты.
После передачи адресного слова следует информационное слово,
содержащего информацию, предназначенную абоненту пейджера. Для примера
покажем первое после адреса информационное слово при передаче сообщения
"ПЕЙДЖЕР". Значение первого информационного слова в передаче данного
сообщения в шестнадцатеричной форме будет иметь вид "EBA32D44". В двоичной
форме кодовое слово показано в таблице 4. Бит №1 – флаг, имеющий значение
"1". Далее биты №2-21 содержат непосредственно информацию, передаваемую на
пейджер. Так как применяется семибитовое кодирование, каждому символу
соответствует семь бит, причем первым передается младший бит, а последним
старший бит. К примеру: первый символ, передаваемый на пейджер, содержится
в битах №2-8, что соответствует значению "1101011", а так как первым
передается младший бит, то номер символа, соответствующей кодировочной
таблице будет иметь значение "1101011". В шестнадцатеричной системе будет
иметь значение "6B". Сравнивая номер символа с кодировочной таблицей
пейджера NEC, приведенной в таблице 12, видим, что номер символа
соответствует символу "П", который является первой буквой слова "ПЕЙДЖЕР".
Аналогично передается следующий символ (биты №9-15), что соответствует
значению "1010001". Перевернув значение и переведя в шестнадцатеричную
форму, получаем номер символа, соответствующий значению "45". Сравнивая с
кодировочной таблицей, видим, что номер символа соответствует символу "Е".
Этот символ является второй буквой слова "ПЕЙДЖЕР". Аналогично передаются
все остальные символы. Из-за того, что в одном кодовом слове передается
двадцать информационных бит, последний бит третьего символа передается в
следующем информационном слове, следующих друг за другом.
При передаче цифровой информации на пейджер, символы кодируются четырьмя битами. Кодировочная таблица цифровых пейджеров представлена в таблице 5. Передача слов с цифровой информацией, идёт так же с младших бит.
Для примера покажем структуру информационного слова при передаче
сообщения "123". В шестнадцатеричной форме его значение будет "С2619СЕ1". В
двоичном виде информационное слово показано в таблице 9. Бит №1 – флаг.
Биты №2-5 соответствуют первому символу и имеют значение "1000". Перевернув
это значение и переведя в шестнадцатеричную форму, получим значение "1",
что согласно таблице 6 соответствует цифре "1". Аналогично передаются все
остальные символы.
После того, как вся информация передана на пейджер, передается адресное слово или пустое слово (если сообщения отсутствуют), по которым пейджер определяет, что сообщение, передаваемое для него закончилось, и он оповещает владельца о приеме сообщения сигналом. В шестнадцатеричном виде пустое кодовое слово имеет вид "7A89C197".
Код БЧХ
В идеальной системе символы, которые появляются на выходе устройства, декодирующего сигналы (декодера), должны совпадать с символами, которые поступают на вход устройства, кодирующего символы (кодера). Однако в реальной системе всегда есть случайные ошибки по причине воздействия помех и назначение кода состоит в том, чтобы обнаружить и исправить ошибки.
В протоколе POCSAG предусмотрено использование кода БЧХ (31,21) для обнаружения и исправления ошибки. Одна ошибка исправляется в 31-битовом слове с вероятностью 100%, две ошибки с вероятностью 50%. При возникновении большего числа ошибок пейджер индицирует ошибку, тем, что ошибочные символы на дисплее пейджера перечеркиваются или берутся в скобки.
Кодирование кодовых слов происходит следующим образом (для примера возьмем адресное слово для адреса "1333333"). Пример вычисления контрольных бит, предоставлен в таблице 7.
Сперва, имеющиеся 21 бит необходимо логически умножить на 10, т.е. сдвинуть на 10 бит влево, тем самым подготовить место в двоичном слове для размещения 10 контрольных бит. Вычисление контрольных бит сводится к последовательному делению со сдвигом. В операции деления участвует уже 31 бит.
Возьмём первых 11 (№№ 1 – 11) бит 21-го битного слова – это будет
делимое. Первым битом этого одиннадцатибитного слова является "0", значит,
делителем будет слово состоящее только из нолей, или просто операция
деления не происходит. После деления – логическая операция исключающее ИЛИ
– к остатку добавляем следующий бит (№12). Анализируем первый бит – это "1"
– делителем будет полином. Полином в коде БЧХ(31,21) это двоичное слово –
11101101001. После деления к остатку добавляем следующий №13-ый бит, и
повторяем операцию.
Операция продолжается до тех пор, пока возможно добавление бит к остатку от деления.
Итог расчёта – проверочные биты 0111111010.
3.2.2 ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ К РАБОТЕ С ПЕЙДЖЕРОМ
Описание работы программы.
Программа формирует последовательность импульсов на одном из выбранных компьютерных портов в формате протокола POGSAC. Интерфейс программы позволяет варьировать целым рядом основных параметров.
Программа поставляется в «рабочем» виде, т.е. не требует
предварительной инсталляции и настроек. После установки программы на
накопитель компьютера она уже полностью готова к работе. Интерфейс
программы представлен на рисунке 10. При входе в программу можно произвести
корректировку некоторых параметров. Параметры, которые можно изменить в
процессе работы с программой отображаются в программе (на рисунке 10 снизу
и выделены серым цветом) в самом низу экрана. Клавиша, которую необходимо
нажать для изменения параметра соответствует первой букве параметра, для
удобства восприятия она заключена в скобки: (A)nother – ещё одно сообщение
клавиша , (R)epeat – повторная передача последнего
Рисунок 10. Интерфейс программы РЕ.
сообщения по тому же адресу – клавиша , (I)nverted – сообщение в
инверсном виде – клавиша (далее все клавиши по аналогии), (N)ormal –
сообщение в прямом виде, (B)aud – выбор скорости передачи, (C)om – выбор
коммуникационного порта, (H)ide Data – скрыть данные, (V)iew Data –
показать данные, (Q)uit .- выход из программы. Как следует из перечисленных
выше свойств, непосредственно в работе программы можно задать скорость
передачи сообщения, вид (инвертированный или нормальный), тип передаваемой
информации (алфавитно-цифровой, числовой, тон только функция 1 или тон
только функция 2), и порт передачи данных. Можно указать в какой пачке
будет передан фрейм с информацией (на экране не отображено, но задаётся как
(F)rame – клавиша ). Более детальные настройки позволяют создавать и
устанавливать различные кодировочные таблицы, задавать кодовое слово
синхронизации и пустого слова, и т.д.
В верхней части экрана можно проконтролировать установленные параметры
(смотри на рисунке 10 выделенная серым цветом строка на верху рисунка). По
примеру строки из рисунка можно понять следующее: COM1 – выбран
коммуникационный порт №2, 512 Baud – задана скорость 512 бод, FRAME=0 –
пачка 0, INVERTED – вид передачи – инверсный.
Функциональные возможности программы.
Ниже описываются параметры и возможности программы, которые могут изменяться пользователем.
1. Скорость передачи.
В программе предусмотрены три скорости передачи согласно формату
POCSAG - 512, 1200, 2400 бод. Изменение скорости передачи производится
после загрузки программы нажатием клавиши . Значение, которое будет
устанавливаться по умолчанию, можно задать в файле инициализации:
Пример bitrate=512
Пояснение: Установлено значение 512 бод (Bitrate – скорость передачи).
2. Характер передаваемой информации.
Под характером понимается то, какая передаётся информация, т.е. числовая, буквенно-цифровая или тональная. Задание характера происходит автоматически: если во введённом сообщении присутствуют, и буквы и цифры то программа определит сообщение как буквенно-цифровое. Если введены только цифры, программа запросит уточнение характера – цифровой или буквенно- числовой. Если в поле ввода сообщения нет ни одного символа, то принято это программой будет как послание тонального сообщения, и будет предложен выбор: тон функция 1 или тон функция 2.
3. Тип передачи.
Существует два режима передачи информации – нормальный и инверсный.
Выбор необходимого типа производится после загрузки программы или передачи
сообщения путём нажатия клавиши – для выбора нормального режима
передачи, и нажатия клавиши – для выбора инверсного режима передачи.
Тип передачи по используемый по умолчанию задаётся файле инициализации:
Пример polarity=INVERTED
Пояснение: Информация, сформированная на порте RS-232 будет в инверсном виде относительно кодированной.
4. Таблица кодирования.
Одним из основных достоинств данной программы является возможность
создания собственных кодировочных таблиц для различных типов пейджеров.
Относительно кодировочных таблиц программа работает следующим способом:
окончательно введённое сообщение готовое к передачи рассматривается
посимвольно и возвращённый от каждого символа компьютерный ASCII код
проверяется в файле таблицы. Если код обнаружен, то на передачу пойдет код,
предложенный к замене. Если возвращённый ASCII код в файле таблицы не
найден, то на передачу пойдет сам ASCII код, т.к. в латинских кодировочных
таблицах пейджинговые коды символов совпадают с компьютерным кодом.
Файл кодировочной таблицы имеет несложную структуру. Это последовательная (построчная) запись кодов. Сперва пишется код символа из пейджинговой кодировочной таблицы, затем ASCII код введённого с клавиатуры символа и так далее.
Пример: 65
128
97
130
Пояснение: коды символов в пейджинговых сообщениях имеют 7-битную разрядность, а символы в ASCII коде 8-битную, в связи с этим русская кодировка символов в пейджинговой кодировочной таблице не совпадает с русской кодировкой символов на компьютере, где русские символы состоят из восьми разрядов. С латинскими символами таких проблем не возникает, так как код этих символов не использует восьмой разряд.
Непосредственно в файле кодировочной таблицы записано следующее (см. пример): 65 - код символа на передачу, это тот код, на который необходимо заменить определённый из введённого текста сообщения код 128. То есть введённую с клавиатуры русскую символ «А» из кодировки ASCII код 128 – восьмибитовый, меняем на символ «A» из кодировки пейджинговой таблицы 65 – семибитовый код. По аналогии буква «Б» (кодировка ASCII - код 129) меняем на «Б» (кодировка NEC - код 97). И так все русские символы. По аналогии можно составить любую кодировочную таблицу передачи.
Подключить файл кодировочной таблицы к программе можно с помощью файла инициализации (PE.INI). Указывать файл с кодировочной таблицей следует в разделе языковой поддержки:
Пример:
[language] country=russian
Пояснение: Русская кодировочная таблица хранится в файле russian.lng .
Содержание файла russian.lng представлено в таблице 8.
Таблица 8 не является кодировочной таблицей пейджера NEC, а лишь
содержит русскоязычные символы. Полная кодировочная таблица для пейджера
NEC предоставлена в таблице 9.
Таблица 8. Содержание файла russian.lng
|NEC |ASCI|Симв|NEC |ASCI|Симв|NEC |ASCI|Симв|NEC |ASCI|Симв|
| |I |ол | |I |ол | |I |ол | |I |ол |
|65 |128 |А |97 |129 |Б |66 |130 |В |98 |131 |Г |
|100 |132 |Д |102 |134 |Ж |103 |135 |З |104 |136 |И |
|105 |137 |Й |106 |139 |Л |72 |141 |Н |75 |138 |К |
|77 |140 |М |79 |142 |О |107 |143 |П |69 |133 |Е |
|80 |144 |Р |67 |145 |С |84 |146 |Т |108 |147 |У |
|109 |148 |Ф |88 |149 |Х |110 |150 |Ц |111 |151 |Ч |
|112 |152 |Ш |113 |153 |Щ |114 |154 |Ъ |115 |155 |Ы |
|116 |156 |Ь |117 |157 |Э |118 |158 |Ю |119 |159 |Я |
|123 |123 |{ |125 |125 |} |124 |124 || |101 |240 |Ё |
Таблица 9 задает соответствие между 16-ричным значением кода символа
или служебной функции с его изображением на экране пейджера или пояснением
функции. Столбец задает первую цифру в 16-ричном представлении кода, строка
– вторую. На пересечении столбца и строки указывается соответствие. Так как
алфавитно-цифровые пейджеры имеют семиразрядную кодировку, количество кодов
ограничивается 128. Коды от 0016 до 2016 – служебные, остальные – коды
символов. Достоинством данного пейджера является то, что он поддерживает
символы русского и латинского алфавита. Так как используются коды в
диапазоне от 2016 до 7F16, то используются только заглавные буквы русского
и латинского алфавита.
Таблица 9. Кодировочная таблица пейджера NEC-26B
| |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |
|00 |NUL |DLE |SP |0 |@ |P | |Ш |
|01 |SOH |DC |! |1 |A |Q |Б |Щ |
|02 |STX |DC |“ |2 |B |R |Г |Ъ |
|03 |ETX |DC |# |3 |C |S |Г’ |Ы |
|04 |EOT |DC |$ |4 |D |T |Д |Ь |
|05 |ENQ |NAK |% |5 |E |U |Ё |Э |
|06 |ACK |SYN |& |6 |F |V |Ж |Ю |
|07 |BEL |ETB |‘ |7 |G |W |З |Я |
|08 |BS |CAN |( |8 |H |X |И |h |
|09 |HT |EM |) |9 |I |Y |Й |( |
|0A |LF |SUB |* |: |J |Z |Л |п |
|0B |VT |ESC |+ |; |K |[ |П |{ |
|0С |FF |FS |, |< |L | |У || |
|0D |CR |GS |- |= |M |] |Ф |} |
|0E |SO |RS |. |> |N |^ |Ц |~ |
|0F |SI |US |/ |? |O |_ |Ч | |
Если пейджер поддерживает только русский или латинский алфавит, то используются заглавные и прописные буквы. Для примера в таблице 10 предоставлена кодировочная таблица пейджера Motorola, содержащая русский алфавит с заглавными и прописными буквами.
5. Задание кодовых слов.
Можно однозначно задать кодовое слово синхронизации или пустое слово.
Эта операция осуществляется в файле инициализации. По умолчанию эти
значения заданы соответственно как:
Пример:
#the sync codeword
SYNC=7CD215D8
#the idle codeword
IDLE=7A89C197
Пояснение: Кодовое слово синхронизации (SYNC) задано как 7CD215D8, а пустое слово (IDLE) как 7A89C197.
6. Повтор переданного сообщения.
Возможна повторная передача отправленного сообщения. Нажатие клавиши повторит передачу сообщения.
3.2.3 ПРОГРАММА РАСЧЁТА КОНТРОЛЬНЫХ БИТ
Способ расчёта контрольных бит, изложенный в [3.2.1] можно
автоматизировать, например, разработав программу на компьютере. Такую
программу я разработал на языке программирования в среде Windows – Delphi.
Программа позволяет производить расчёт контрольных бит и бита чётности,
т.е. пользователь вводит в программу исходные 21 бит