《現(xiàn)代鐵路遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（第2版）》2-7 (3) 避錯(cuò)與容錯(cuò)技術(shù)5

鐵道信號(hào)遠(yuǎn)程控制01課程內(nèi)容

01概述

02遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)

03調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)及其應(yīng)用

04鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）

05鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)及其實(shí)用系統(tǒng)2本章內(nèi)容遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的信息傳輸差錯(cuò)控制與電碼結(jié)構(gòu)鐵路專用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)的主要硬件設(shè)備遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通信總線和現(xiàn)場(chǎng)總線遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全傳輸技術(shù)32.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)信息冗余通過在數(shù)據(jù)中附加冗余的信息以達(dá)到故障檢測(cè)、故障掩蔽或容錯(cuò)的目的。信息冗余的例子有檢錯(cuò)碼及糾錯(cuò)碼。它們是通過在數(shù)據(jù)字中附加冗余的信息或通過把數(shù)據(jù)字映射至含有冗余信息的新的表示而形成的編碼。③信息冗余42.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)檢錯(cuò)碼的基本思想是使有效碼字集合為所有碼字集合的一個(gè)子集，且這些類型的差錯(cuò)會(huì)使一個(gè)有效碼字變成一個(gè)無(wú)效碼字。糾錯(cuò)碼是指能糾正碼字中發(fā)生的差錯(cuò)的碼。檢錯(cuò)碼可在動(dòng)態(tài)硬件冗余中作為故障檢測(cè)，用來(lái)啟動(dòng)重組；而糾錯(cuò)碼可用來(lái)達(dá)到故障屏蔽。52.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)在信息冗余中，碼制的選擇是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。碼的優(yōu)劣通?？捎么a的成本及碼的有效性來(lái)比較。碼的成本可以用冗余度來(lái)衡量。此外還應(yīng)考慮到編碼技術(shù)作為一種信息冗余，不但增加了冗余的信息，同時(shí)也需要附加的硬件及時(shí)間，包括編碼、譯碼電路以及相應(yīng)的編、譯碼時(shí)間。因此，編、譯碼是否方便也直接影響碼的成本。碼的有效性可用能糾錯(cuò)的位數(shù)及能檢錯(cuò)的位數(shù)來(lái)衡量。62.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)選擇碼制時(shí)需認(rèn)真考慮如下三方面：選用可分碼或不可分碼

可分碼譯碼時(shí)只需去掉校驗(yàn)位就得到信息位，因此十分方便，而且系統(tǒng)可以在校驗(yàn)的同時(shí)并行使用原始數(shù)據(jù)；不可分碼則在數(shù)據(jù)提供使用前先要完成譯碼過程。不過在有些應(yīng)用中，編碼可與發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，譯碼可與接收數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，從而減少編碼譯碼對(duì)速度的影響。這方面的例子如循環(huán)碼，它被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)串行傳送的場(chǎng)合。72.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)要求檢錯(cuò)還是糾錯(cuò)或二者兼有這取決于具體應(yīng)用。對(duì)于可允許暫時(shí)性錯(cuò)誤結(jié)果的應(yīng)用，一般采用需要系統(tǒng)重組的主動(dòng)冗余（動(dòng)態(tài)冗余），這時(shí)只要求檢錯(cuò)碼，然后由出錯(cuò)信號(hào)啟動(dòng)重組。對(duì)于不允許暫時(shí)性錯(cuò)誤結(jié)果的應(yīng)用，一般采用被動(dòng)冗余（靜態(tài)冗余）掩蔽故障，這就要求糾錯(cuò)碼。82.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)要求檢測(cè)或糾正多少位錯(cuò)這也取決于應(yīng)用。例如，對(duì)于串行通信系統(tǒng)，一個(gè)故障會(huì)影響連續(xù)許多位，因此要求對(duì)多位錯(cuò)進(jìn)行檢測(cè)。而對(duì)于存儲(chǔ)器來(lái)說，發(fā)生1位錯(cuò)的可能性最大，因此可以僅考慮單錯(cuò)。92.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)硬件冗余及信息冗余均需要大量冗余硬件，而時(shí)間冗余技術(shù)可以用冗余的時(shí)間來(lái)減少冗余的硬件。在許多應(yīng)用中時(shí)間資源比較充分，而硬件資源由于受重量、體積、功耗及成本的限制而相對(duì)短缺。這時(shí)，時(shí)間冗余就有吸引力了。但也有許多應(yīng)用不能容忍增加冗余時(shí)間，這時(shí)不宜采用時(shí)間冗余。④時(shí)間冗余102.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)時(shí)間冗余的基本思想是重復(fù)進(jìn)行計(jì)算以檢測(cè)故障。按照重復(fù)計(jì)算是在指令級(jí)還是在程序段級(jí)，時(shí)間冗余可分為指令復(fù)執(zhí)及程序卷回。下面介紹用時(shí)間冗余檢測(cè)瞬時(shí)故障及永久故障。112.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)a.瞬時(shí)故障檢測(cè)相同的計(jì)算重復(fù)進(jìn)行兩次或更多次，并比較結(jié)果以檢測(cè)是否有差錯(cuò)。如檢測(cè)到差錯(cuò)，可再計(jì)算一次看是否仍有差錯(cuò)。這種方法對(duì)檢測(cè)有瞬時(shí)故障造成的差錯(cuò)很有效，且在瞬時(shí)故障消失后可得到正確結(jié)果。但它無(wú)法檢測(cè)由永久故障造成的差錯(cuò)。122.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)可將時(shí)間冗余與信息冗余結(jié)合起來(lái)，例如先由檢錯(cuò)碼檢測(cè)差錯(cuò)，然后可用重復(fù)計(jì)算來(lái)區(qū)分差錯(cuò)是由永久性故障造成的還是由瞬時(shí)故障造成的。時(shí)間冗余檢測(cè)瞬時(shí)故障132.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與避錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)b.永久故障檢測(cè)若配以少量附加硬件，時(shí)間冗余也可以用來(lái)檢測(cè)永久故障。假如第一次計(jì)算或數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)為X，將結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)。在進(jìn)行第二次計(jì)算或數(shù)據(jù)傳送之前，數(shù)據(jù)用編碼函數(shù)e進(jìn)行編碼，成為e(X)。然后對(duì)e(X)進(jìn)行第二次計(jì)算或傳遞，其結(jié)果經(jīng)譯碼與第一次結(jié)果進(jìn)