1.Визначення: електронна система (ЕС), підсистема, над система . Електронні прилади, пристрої та системи.

Електронна система- поняття походить від лат. 'system ’ –складна, ціла, єдина структура, побудована із взаємодіючих між собою автономних частин, які вирішують загальне завдання, взаємозалежні по визначеним правилам і підпорядковані єдиному алгоритму. Функції, які виконують ЕС полягають у відборі переробки, передачі, прийомі, реєстрації, відображенні, сприйманні людиною, використанні для керування інформації чи енергії.

ЕС складається з менш складних підсистем чи модулів, кожен з яких можна розчленовувати на менш складні складові частини, і продовжувати це розділення далі до елементів. В залежності від характеру вирішуваної задачі потрібно правильно вибрати рівень деталізації. Кожен елемент електронної системи розглядається не окремо, а в взаємозв’язку з іншими елементами . Таку ЕС можна включити в склад більш складної ЕС (надсистеми).

Електронні прилади, пристрої та системи – напрямок електроніки, котрий охоплює територію моделювання, автоматизації, проектування, технологію виготовлення, випробування, ідентифікацію та вивчення та використання взаємодію носіїв заряду та енергії в різних полях, явищах у вакуумі, в плазмі, та в твердому тілі з можливим об’єднанням фіз., хім., та біолог. процесів.

2.Мета побудови ЕС. Емерджментність Відкритість. Структура. Цифрові ЕС. Різновиди: малі, великі, ультра великі. Ознака існування.

Метою побудови ЕС полягає в отриманні результату , котрий якісно перевищує просту суму результатів роботи окремих її компонентів. Об’єднання підсистем в системи і взаємодії їх між собою наділяють систему новими властивостями, які властиві тільки системі в цілому. Властивості складових частин не визначають системних властивостей.

Об’єднання властивостей системи називається емерджментністю. Напр. емердж. осцилографічної системи полягає в формуванні на екрані осцилограмми сигналу, який прийшов на вхід цієї с-ми в вигляді імпульсу.

Під структурою ЕС розуміють організацію ЕС з підсистем, блоків і топологій.

Сучасні ЕС в більшості випадків цифрові. В залежності від к-сті елементів:

• Малі ЕС (10¹ -10⁴)

• Великі (10⁴-10⁷)

• Ультра великі (10⁷-10¹⁰)

• Супервеликі (10¹⁰-…).

Зв’язки в ЕС визначаються взаємодією їх компонентів та здійснення тими ел-ми, завдання яких в об’єднанні інших елементів, чи підсистем ел-в в єдине ціле. Зв’язки направлені всередину ЕС- наз. «входом», направлені в навколишнє середовище- «виходами», а зв’язки виходу з входом- оберненим зв’язком.

Ознакою існування ЕС являється зміна її властивостей при різному об’єднанні її елементів. При кожному новому варіанті об’єднання ел-в вона володіє новими властивостями. Для отримання ЕС потрібно:

1. Наявність необхідних по властивостям елементів

2. Способи об’єднання елементів між собою

3. Поява у ЕС нових властивостей.

3. Приклад: система масового обслуговування (СМО).Визначення. Приклади. Заявка. Вхідний потік. Багатоканальнісгь. Тривалість обслуговування, Параметри. Сервери. Середній час знаходження заявки в системі, дисципліна встановлення черги, правила обслуговування Дисципліна обслуговування. Буфер. Правила обслуговування. Різновиди пріоритету: без пріоритетне, з абсолютним, відносним пріоритетом. Вихідний потік. Інтенсивність трафіка. Різновиди СМО за дисципліною обслуговування. Показники ефективності СМО. СМО з відмовленням (В-модель Ерланга), з очікуванням (С-модель Ерланга), з обмеженим часом очікування (А-модель Ерланга).

Система массового обслуживания предназначена для обслуживания потока заявок или требований, которые поступают в случайные моменты времени от заказчика. (автомат. билетные кассы, различные медицинские или ремонтные службы, транспортные с-мы, магазины, справочные службы, рынки, центры мобильной связи… ) Заявка и требование на обслуж. является запросом на выполнение (удолитворение) необходимости, нужды, а также удолитворение этой необх. котор. наз. обслуживанием запроса или заявки

Принципом работы СМО является

Вход поток (вх.трафик) формирует очередь, обслуживаеться одновременно в n устройствах и обслуживание заявки формирует выходной поток(трафик) Устройства, которые в любой момент времени обслуж. лишь 1 заявку называется каналом обслуживания (сервером).При наличии нескольких каналов связи , которые могут обслужить несколько заявок наз. многоканальным СМО. Произвольно СМО обслуживает вх. поток заявок, важными характеристиками которого являются моменты времени их поступление, скорость поступлений и количеств заявок , которые поступали одновременно. Одним из параметров СМО является скорость обслуживания, к тому же система может простаивать когда заявок очень мало или наоборот – создавать очередь. Теория МО устанавливает зависимости между характеристиками потока заявок, производительностью, эффективным каналом. Вх. поток заявок характеризуются законом их поступления и может быть детерминировано или случайным. В большинстве случаев вх. поток является случайным стационарным потоком который аналитически можно описать как марковский процесс, для которого простейшим и наиболее часто используется законом распределения Пуасона

(1)

интенсивность потока (сравн. количество заявок, которые поступают в единицу времени и может быть рассчитано по результатам определения количества заявок на протяжении ) может быть предварительно задана при проектировании СМО или рассчитана по априорно характер.математ ожиданием или средним количеством заявок на интервалеt для входного потока которое задано законом Пуассона совпадает по величине с дисперсией и квадратом среднеквадратического отклонения заявок = имеет свойства адетивности их можно объединить в один поток. При этом интенсивность потока = суме интенсивностей.Входной поток заявок описывает не только дискретным количеством заявок которые поступают наt, но и не прерывным случайными отрезками времени которые представляют собой интервалы между соседними заявками и длин обслуживания 1 заявки – длительность занятости канала СМО. Длямежду соседними заявками вероятность того чтосовпад. с вероятностью появления хотя бы одной заявки на этом интервале:

В связи с тем что появление 1 заявки и ее отсутствием образуют полную группу событий, то

Одним из важных параметров является среднее время нахождения заявки в системе, которое определяет среднее количество заявок системе в соответствии закона Литла

закон Литла не накладывает на законы распределения вероятности входных потоков и на количество серверов, а величина Т является сумой среднего времени

обслуживания заявок и среднего времени ожидания в очередикоторое означает среднее количество заявок вNочереди

Дисциплина установления очереди означает последовательности в соответствии заявка расположено в очереди

За складом обслуговуючих пристроїврозрізняють одно - (з одним обслуговуючим пристроєм) та багатоканальні (з багатьма обслуговуючими пристроями, що паралельно можуть обслуговувати вимоги) СМО.

Якщо для обслуговування в СМО вимога повинна послідовно пройти через декілька обслуговуючих пристроїв(фаз обслуговування), то така система є багатофазною, якщо ж після проходження одного пристрою обслуго­вування вимога вважається обслуженою то однофазною.

За характеристиками вхідного потоку розрізняються системи з пріоритетами(вимоги з вищим пріоритетом мають переваги як при визначенні місця в черзі, так і при обслуговуванні) та системи без пріоритетів(вимоги рівноправні).

В залежності від наявності чи відсутності черги СМО поділяються на системи без черг- з відмовами (якщо вимога, що надійшла на вхід СМО, не може бути обслужена, вона покидає систему) та системи з чергами(вимога має можливість стати в чергу і очікувати на обслуговування).

В залежності від довжини черги СМО можуть бути з обмеженою чергою(кількість місць в черзі скінчена) та системи з необмеженою чергою.

В залежності від часу перебування в черзі розрізняються СМО з необмеженим часом перебування в черзі(вимога, що погранила в чергу, перебуває в ній до моменту початку обслуговування) та СМО з обмеженим часом очікування(вимога, що перебуває в черзі, вибуває з неї і виходить з системи після того, як час очікування перевищує певне критичне значення).

В залежності від кількості черг системи поділяються на системи з однією спільною чергою та системи з багатьма чергами.

В системах з багатьма чергами розглядаються підкласи систем без переходів між чергами та системи з переходами між чергами.

СМО, з яких можуть вибувати необслужені вимоги, називаються системами з втратами, а системи, в яких вибування вимог до завершення обслуговування не передбачене - без втрат.

Якщо обслуговуючий пристрій перериває обслуговування вимоги з нижчим пріоритетом, коли надходить вимога з вищим пріоритетом, то СМО є системою з перериваннями, якщо ж вимога з вищим пріоритетом очікує моменту найшвидшого звільнення обслуговуючого пристрою - системою без переривань. Відмови в роботі обслуговуючого пристрою можна моделювати за допомогою потоку вимог найвищого пріоритету, що переривають обслуговування, і потребують для обслуговування певного часу (час ліквідакції аварії - відмови обслуговуючого пристрою).

СМО с отказом (В-модель Ерлана) Вероятность поступления заявки когда все n каналов заняты тоесть вероятность отказа для сред интенсивности трафика:

вероятность того что все каналы не заняты

СМО с ожиданием (С-модуль Ерлана) вероятность того что заявка сразу не обслужить , но будет поставлена в очередь

вероятность того что все каналы не заняты

СМО с ограниченным временем ожидания (А-модуль Ерлана) в такой системе заявка которой пришла в момент когда все каналы заняты становиться в очередь на время , но если за ней в это время хотя бы 1 из каналов освободиться , то заявка время измениться на время среднего время обслуживания

вероятность отказа заявки

Из формул выплывает что вероятные х-ки этих с-м определены количеством каналов

4. Приклад: електронна телекомунікаційна система (еткс). (Визначення. Різновиди. Канал зв'язку. Лінія зв'язку. Режими: симплексний, полудуплексний, дуплексний.)

4-1.Об'єкт. 4-2.Датчик. 4-З.Блок кодування (форматування).4-4. Шифратор.

4-5.Блок канального кодування. 4-6.Блок ущільнення .за часом, за частотою, частотно - часове ущільнення. 4-7.Модулятор Вузькосмужна модуляція дворівневим та трирівневим імпульсними сигналами. Смугова модуляція. Вузькосмужна цифрова модуляція. М - арна вузько- смужна модуляція, її призначення. Цифрові системи смугової модуляції. Формування синфазного сигналу (когерентне їх виявлення) Некогерентне виявлення сигналів Бінарні інформаційні сигнали з амплітудною, частотною, фазовою модуляцією. Смугова фазова модуляція: квадратурна фазова маніпуляція, маніпуляція з мінімальним зсувом, диференціальна фазова маніпуляція. Квадратурний радіо доступ. Амплітудно фазова модуляція.

4-8.Блок розширення спектра. Метод прямої послідовності. Стрибкоподібне та швидке перестроювання частоти.4-9. Блок множинного доступу. 4-10.Передавач. 4- 11.Випромінювач. 4-12. Фізичне середовище розповсюдження сигналів. 4-13. Приймальній вузол. 4-14.Приймач. 4-15. Блок множинного доступу. 4-16. Блок звужування спектру сигналу.

4-17. Демодулятор. 4-18. Блок виявлення сигналу 4-19. Блок розущільнення. 4-20. Блок канального декодування. 4-21. Блок дешифрування.

4-22. Блок декодування, джерела. 4-23. Блок форматування.4-24. Синхронізатор.

Электр.приемник. с-ма ЭТКС

ЭТКС можно разл. по типу испол. сигнала

- аналоговый

- цифровые

ЭТКС предназначенные для отбора информации об объекте с помощью датчика или других источников, предварительной обработки сигнала , который переносит полезную информацию, усиление, нормировку по амплитуде, двоичную кодировку, устранение избыточности, сжатие данных с целью разгрузки КС, шифрования, канального кодирвания, сжатие сигнала с целью лучшего исполнения пропускной способности КС, модуляции, расширения спектра с целью повышения надежности передачи и обеспечения надежности передачи и обеспечения дополнительных множ. допуска усиления передачи и приема сигнала, ео обнаружение на фоне помех, расширение спектра, канальное декодирование и дешифрирование источника сигнала, для обеспечения синхронизации работы всех блоков.

Передача может быть односторонней (симплексный канал связи) , поочередно двухсторонней(полудуплексные КС) или двухсторонние (дуплексные-когда информация может передаваться одновременно в обе стороны)

ЭТКС это совокупность технических средств предназначенных для передачи сообщений, в в состав которого входит передатчик(модулятор ), линия связи, приемник

Линия связи- физ. среда , по которой распределяется энергия и техн. средства, которые обеспечивают передачу сообщений. В зависимости от назначения и алгоритма работы структура ЭТКС меняется. Она состоит из обязательных блоков и дололнительных

1. Объект (источник информации, который подлежит иследованию)

подается на вход датчика. Объект находится поди;напряжение упр.возбуждает вых. сигналы

2.Датчик – который преобраз. физ значение в електрический сигналсуществует большое разнообразие датчиков(напр,ток, свет, освещ, и т.д.) , датчиками могут быть различные ел. системы.

3.Блок кодирования – форматирования входного сигнала ЭТКС , который преобразовует этот сигнал в двоичный код обеспечивая согласованность источника информации и системы дальнейшей работы . В этом блоке:

- сжатие данных (для розгрузки КС)

- форматирование текстовой информации

Аналог.информац форматируется с помощью дискретизации по времени и квантованием по уровню и кодированием каждого отсчёта сигнала. Интервал квантования выбирается постоянный или переменный в системах с накоплением

При передаче информации по КС в котором помехи принебрежимо малы по сравнению с сигналом может быть эффективное кодирование. Это позволяет существенно снизить время передачи и загрузку канала

4.Щифратор – обеспечивает секретность в передаче и прийоме сообщения с помощью криптографии которая предовращает подслушивание. Обеспечивает аутоинтификацию (допуск к каналу людей с допуском)

4.5 Блок канального кодирования – осуществляет преобразование не помехоустойчивого кода в помехоустойчивый, улучшение качества связи , система стает более устойчивой от влияния помех.

4.6 Блок уплотнения обеспечивает независимое равноправное, совместимое использование ресурса связи многими кодами .Требования пользов. к ресурсу связи во времени являеться не существенным и разделение ресурса связи является априорной

В блоке используется один из скалярных методов разделения каналов: по времени, по частоте, частотно-временой

Для разделения сигнала по времени

(используеться как временное разделение)

Частотный метод . Разделение сигналов в канале в блоке 6 , каждый из вход сигналов перемножается по амплитуде на гармонический сигнал, частота которого определ номером источника информац, она подается на сумматор . На его выходе формируется радио сигнал, его спектры разнесены в частотном диапазоне. Частота выбрана из учета не перекрытия спектров входных сигналов и наличие частото защещоных интервалов

Интервалы выбираются из условия не перекрытия спектров вход сигналов и защитных интервалов, поэтому сигналы являются ортогонональными .

При разделении сигналов частотно-временым методом сигнал каждого слота состоит из сигналов и частот уплотнением и переходе от одного к другому происходит одновременная коммутация. Если кодирующая система изn слогов, то количество уплотненных каналов mxn . Выбор метода и количества зависит от ширины спектра сигнала на входе , от полосы частот канала связи и допустимой ошибки передачи информации.

Модулятор- преобразов вх поток цифровой инфомации в сигналы совместные с использованием каналами связи. В зависимости от вида канала и структуры ЭТКС : узкополосный и широкополосный . Для узкополосного мод. спектр начинается с 0-го отсчета .

Заканчивается (и зависит от полосы пропускания и формы) Блок форматирования является примером узкополосной модуляции (назю импульсной мод)