Методы кодирования информации в ЛВС

Рисунок 7 - Структура формата описания сжатого кадра данныхПри этом отметим, что применение формата нужно только тогда, когда кадр данных является стационарным, поддаётся сжатию и значения хотя бы его некоторых отсчётов поменялись. В общем случае заголовок данного формата состоит из пяти бит флагов Fconst, Fэ.сж, Fст, FnиF2, после которых идут поля описания выделенных областей Cx, Tи Cy. У флагов следующий смысл: Fэ.сж фиксирует эффективность сжатия кадра данных (устанавливается, если коэффициент сжатия кадра составляет более единицы); Fconst фиксирует неизменность значений отсчётов кадра (устанавливается, если итог дельтакодирования над всеми отсчётами кадра равняется нулю); Fст фиксирует стационарность отсчётов кадра (устанавливается, когда кадр содержит только стационарные отсчёты); Fn фиксирует наличие отрицательных отсчётов (устанавливается, если итогдельтакодирования хотя бы одного отсчёта является отрицательным); F2 фиксирует использование второго разряда в отсчётах (устанавливается, если второй разряд хотя бы одного отсчёта содержит единичный бит). У полей описания следующий смысл: Cx описывает координаты правых нижних углов областей на оси абсцисс, Cy — координаты правых нижних углов областей на оси ординат, T — виды областей. Процедура восстановления кадра измерительных данных после сжатия асимметрична для предложенного инструкции и основана на значениях, которые хранятся в полях описания, при этом выполняется последовательность шагов: 1. Считываются пара координат и вид первой восстанавливаемой области. 2. На базе считанных значений происходит восстановление области, при этом её левый верхний элемент совмещается с верхним левым элементом восстанавливаемого кадра, который не был ранее помечен как восстановленный, после этого всю область помечают как восстановленную.3. Если все области были восстановлены, то эта процедура заканчивается, в иной ситуации считываются пара координат и вид следующей восстанавливаемой области, после этого происходит переход к шагу 2.Тестирование предложенного инструкции обратимого сжатия проводилось на этихтелесигнализацииителеизмерений, которые были получены от нескольких объектов энергетики (генерирующие, станцииподстанции) при помощи системы передачи и сбора телемеханики ТМ-800. В тестовые наборы данных (НД) входили отсчёты, которые были получены как в штатном режиме работы объекта (условно называемые стационарными), так и в режиме перевода энергосети из одного режима в иной (нестационарные). Несмотря на то,что оборудованием ТМ-800 обеспечивается передача девятиразрядных данных, при организации сбора применялись только 8 бит, что определило разрядность отсчётов. В исследовании следует привести итоги работы с пятью самымизначимыми наборами данных, объём которых составлял от 11 до 19,5 тысяч кадров. Проводя анализ результатов, можно сделать вывод о том, что стационарность более ярко выражается в наборах НД1, НД5иНД3, при этом наборы НД4, НД2 обладают данным показателем в меньшем объеме. При проведении исследования применяли алгоритмы сжатия данных RLE (RunLength Encoding) (АС1), LZW (Lempel-Ziv-Welch) (АС2), на базе поиска нестрого однородных областей [5] (АС3), на базе «паркетного» разбиения (АС4). Отметим, что АС1, АС3 и АС2 представляют собой алгоритмы специального и общего назначения соответственно и применяются для сравнения их показателей с предложенным в работе алгоритмом АС4.Полученные итогидемонстрируют, что в сравнении с инструкциими общего назначения алгоритм АС4 затрачивает незначительно большее среднее время сжатия, при этом обеспечивая максимальный средний коэффициент сжатия для стационарных данных, при этом для нестационарных данных данный показатель несколько ниже, чем для алгоритмов АС2иАС1, а временные расходы более значительны. Отметим, что, в свою очередь, алгоритм АС3 хоть и показывает максимальный средний коэффициент сжатия среди приведенных выше алгоритмов, но при этом имеет низкую среднюю скорость сжатия как нестационарных, так и стационарных наборов данных, что имеет связь с большими временными ´ затратами, которые возникают во время поиска нестрого однородных областей.Также отметим, что для обоих видов потоков кадров является характерным значительный разброс значений коэффициентов сжатия по отношению к среднему значению, что имеет связь с нелинейным характером воздействия количества выделенных однородных областей внутри кадра на поведение коэффициента сжатия.ЗаключениеТакимобразом,можносделатьследующиевыводы.Итогипроведённыхисследованийпоказывают,чтопредложенныйспособобратимогосжатияизмерительной информации вЛВСобеспечиваетвесьма высокийсреднийкоэффициентшифрованиянаданныхсразличнымистационарнымипараметрами.При этом алгоритмАС4эффективноработаетсданнымистационарнойгруппы,обеспечиваетдлянихсреднийкоэффициентсжатияоколо3,38,чтоболее,чемалгоритмыАС2 и АС1,длякоторыхданноезначениесоставляет2,11и1,97соответственно,нониже,чемзначениедляАС3(4,55).АлгоритмАС4создаётусловиядляработыснестационарнымиданными,показываядлянихприемлемыйсреднийкоэффициентсжатия1,49,чтов какой-то меренижезначений,которые были полученыдляалгоритмовАС1(1,60),АС2(1,76)иАС3(2,95).ПриэтомдляинструкцииАС4среднеевремясжатиякоррелируетположительно сэффективностьюсжатиястационарныхнаборов,чегонельзяотметитьприработеснаборами,которые обладаютнестационарнымипоказателями. Последующее развитиепредложенногометодасжатияможносвязатьсоптимизациейописанияполученныхвитогеразбиенияобластей,вчастности,со снижением объёмаданных,которые хранятсявполяхформатаописаниясжатогокадраданных,нодажевданномвидеегоприменениеможетоказатьсяэффективнымвсистемахпередаваниятелеметрическихданныхобъектовэнергетики,беспилотных летательных икосмических аппаратовит.п.СписокиспользованныхисточниковЧьеЕнУн,ЛевенецА.В.,ТокаревР.Е.Применениепопулярныхалгоритмовкомпрессииизображенийдлясжатияизмерительныхданных//Вестн.ТОГУ.2012.27,№4.С.125–132.ЛомтевЕ.А.,МясниковаМ.Г.,МясниковаН.В.,ЦыпинБ.В.Совершенствованиеалгоритмовсжатия-восстановлениякоманддлясистемтелеизмерений//Измерительнаятехника.2015.№3.С.11–15.