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

鐵道信號遠程控制01課程內容

01概述

02遠動系統(tǒng)技術基礎

03調度集中（CTC）系統(tǒng)及其應用

04鐵路列車調度指揮系統(tǒng)（TDCS）

05鐵路信號微機監(jiān)測及其實用系統(tǒng)2本章內容遠動系統(tǒng)技術基礎遠動系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構遠動系統(tǒng)的信息傳輸差錯控制與電碼結構鐵路專用全球移動通信系統(tǒng)GSM-R通信網(wǎng)絡的主要硬件設備遠動系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構通信總線和現(xiàn)場總線遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術網(wǎng)絡安全和數(shù)據(jù)安全傳輸技術32.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術信息冗余通過在數(shù)據(jù)中附加冗余的信息以達到故障檢測、故障掩蔽或容錯的目的。信息冗余的例子有檢錯碼及糾錯碼。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遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術檢錯碼的基本思想是使有效碼字集合為所有碼字集合的一個子集，且這些類型的差錯會使一個有效碼字變成一個無效碼字。糾錯碼是指能糾正碼字中發(fā)生的差錯的碼。檢錯碼可在動態(tài)硬件冗余中作為故障檢測，用來啟動重組；而糾錯碼可用來達到故障屏蔽。52.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術在信息冗余中，碼制的選擇是一項非常重要的內容。碼的優(yōu)劣通常可用碼的成本及碼的有效性來比較。碼的成本可以用冗余度來衡量。此外還應考慮到編碼技術作為一種信息冗余，不但增加了冗余的信息，同時也需要附加的硬件及時間，包括編碼、譯碼電路以及相應的編、譯碼時間。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的位數(shù)及能檢錯的位數(shù)來衡量。62.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術選擇碼制時需認真考慮如下三方面：選用可分碼或不可分碼

可分碼譯碼時只需去掉校驗位就得到信息位，因此十分方便，而且系統(tǒng)可以在校驗的同時并行使用原始數(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。不過在有些應用中，編碼可與發(fā)送數(shù)據(jù)同時進行，譯碼可與接收數(shù)據(jù)同時進行，從而減少編碼譯碼對速度的影響。這方面的例子如循環(huán)碼，它被廣泛應用于數(shù)據(jù)串行傳送的場合。72.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術要求檢錯還是糾錯或二者兼有這取決于具體應用。對于可允許暫時性錯誤結果的應用，一般采用需要系統(tǒng)重組的主動冗余（動態(tài)冗余），這時只要求檢錯碼，然后由出錯信號啟動重組。對于不允許暫時性錯誤結果的應用，一般采用被動冗余（靜態(tài)冗余）掩蔽故障，這就要求糾錯碼。82.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術要求檢測或糾正多少位錯這也取決于應用。例如，對于串行通信系統(tǒng)，一個故障會影響連續(xù)許多位，因此要求對多位錯進行檢測。而對于存儲器來說，發(fā)生1位錯的可能性最大，因此可以僅考慮單錯。92.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術硬件冗余及信息冗余均需要大量冗余硬件，而時間冗余技術可以用冗余的時間來減少冗余的硬件。在許多應用中時間資源比較充分，而硬件資源由于受重量、體積、功耗及成本的限制而相對短缺。這時，時間冗余就有吸引力了。但也有許多應用不能容忍增加冗余時間，這時不宜采用時間冗余。④時間冗余102.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術時間冗余的基本思想是重復進行計算以檢測故障。按照重復計算是在指令級還是在程序段級，時間冗余可分為指令復執(zhí)及程序卷回。下面介紹用時間冗余檢測瞬時故障及永久故障。112.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術a.瞬時故障檢測相同的計算重復進行兩次或更多次，并比較結果以檢測是否有差錯。如檢測到差錯，可再計算一次看是否仍有差錯。這種方法對檢測有瞬時故障造成的差錯很有效，且在瞬時故障消失后可得到正確結果。但它無法檢測由永久故障造成的差錯。122.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術可將時間冗余與信息冗余結合起來，例如先由檢錯碼檢測差錯，然后可用重復計算來區(qū)分差錯是由永久性故障造成的還是由瞬時故障造成的。時間冗余檢測瞬時故障132.7遠動系統(tǒng)的可靠性與避錯、容錯技術b.永久故障檢測若配以少量附加硬件，時間冗余也可以用來檢測永久故障。假如第一次計算或數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)為X，將結果存儲起來。在進行第二次計算或數(shù)據(jù)傳送之前，數(shù)據(jù)用編碼函數(shù)e進行編碼，成為e(X)。然后對e(X)進行第二次計算或傳遞，其結果經(jīng)譯碼與第一次結果進