Koristeći internetske resurse, pronađite odgovore na pitanja:
Vježba 1
1. Kakav je proces prenošenja informacija?
Transfer informacija- fizički proces kojim se vrši kretanje informacija u svemiru. Zapisali smo podatke na disk i prebacili ih u drugu prostoriju. Ovaj proces karakterizira prisustvo sljedećih komponenti:
2. Opća shema prenos informacija
3. Navedite poznate Vam kanale komunikacije
Prema vrsti medija za distribuciju, kanali komunikacije se dijele na:
4. Šta su telekomunikacije i kompjuterske telekomunikacije?Telekomunikacije(grč. tele - u daljinu, daleko i lat. communicatio - komunikacija) je prenos i prijem bilo koje informacije (zvuk, slika, podaci, tekst) na daljinu putem različitih elektromagnetnih sistema (kablovskih i optičkih kanala, radio kanala i druge žičane i bežični kanali komunikacija).
Telekomunikaciona mreža je sistem tehničkih sredstava putem kojih se obavljaju telekomunikacije.
Telekomunikacione mreže uključuju:
1. Računarske mreže (za prijenos podataka)
2. Telefonske mreže (prenos glasovne informacije)
3. Radio mreže (prijenos glasovnih informacija - usluge emitovanja)
4. Televizijske mreže(prijenos glasa i slike - usluge emitiranja)
Računarske telekomunikacije- telekomunikacije, čiji su terminalni uređaji računari.
Prenos informacija sa računara na računar naziva se sinhrona komunikacija, a preko posredničkog računara, koji omogućava akumulaciju i prenos poruka na personalne računare po zahtevu korisnika, naziva se asinhrona.
Kompjuterske telekomunikacije počinju da se ukorjenjuju u obrazovanju. U visokom obrazovanju koriste se za koordinaciju naučnih istraživanja, operativnu razmjenu informacija između učesnika u projektu, učenje na daljinu i konsultacije. U sistemu školskog obrazovanja - povećati efikasnost samostalnih aktivnosti učenika povezanih sa različitim vrstama kreativnog rada, uključujući obrazovne aktivnosti, zasnovane na širokoj upotrebi istraživačkih metoda, slobodan pristup do baza podataka, razmjene informacija sa partnerima u zemlji i inostranstvu.
5. Koliki je propusni opseg kanala za prijenos informacija?Bandwidth - metrička karakteristika koja pokazuje odnos graničnog broja jedinica koje prolaze (informacije, objekti, volumen) po jedinici vremena kroz kanal, sistem, čvor.
U računarskoj nauci, definicija propusnog opsega se obično primjenjuje na komunikacijski kanal i definira se maksimalan broj prenesene/primljene informacije po jedinici vremena.
Širina pojasa je jedan od najvažnijih faktora sa stanovišta korisnika. Procjenjuje se količinom podataka koju mreža može prenijeti u ograničenju po jedinici vremena s jednog uređaja povezanog s njom na drugi.
Brzina prijenosa informacija u velikoj mjeri ovisi o brzini njenog kreiranja (izvornim performansama), metodama kodiranja i dekodiranja. Najveća moguća brzina prijenosa informacija u datom kanalu naziva se njegova propusnost. Propusni opseg kanala, po definiciji, je brzina prijenosa informacija kada se koristi "najbolji" (optimalni) izvor, koder i dekoder za dati kanal, dakle karakterizira samo kanal.
Prijenos informacija o kanalu s odlučnim povratnim informacijama
1.2.1 Metode prenosa informacija putem komunikacionih kanala
Prijenos informacija s ponavljanjem (akumulacija). Ova metoda prijenosa koristi se za povećanje pouzdanosti u nedostatku obrnutog kanala, iako ne postoje temeljna ograničenja za njegovu upotrebu čak ni u prisustvu povratne informacije... Ovo se ponekad klasifikuje kao naslagani prijem poruka. Suština metode se sastoji u prenošenju iste poruke nekoliko puta, pohranjivanju primljenih poruka, upoređivanju elementa po elementu i sastavljanju poruke, uključujući elemente odabrane "većinom". Pretpostavimo da se ista kodna riječ 1010101 prenosi tri puta. U sva tri prijenosa bila je ometana i oštećena:
Prijemnik upoređuje tri primljena simbola bit po bit i stavlja te simbole (ispod crte), čiji broj prevladava u datoj cifri.
Postoji još jedan način prenošenja informacija sa akumulacijom, u kojem se ne vrši poređenje simbol po simbol, već poređenje cijele kombinacije u cjelini. Ova metoda je lakša za implementaciju, ali daje lošije rezultate.
Dakle, visoka otpornost na buku metode prenosa informacija sa ponavljanjem (akumulacijom) zasniva se na činjenici da signal i smetnje u kanalu ne zavise jedni od drugih i da se menjaju po različitim zakonima (signal je periodičan, a smetnje je nasumičan), dakle, ponovljena kombinacija u svakom prijenosu, kao što će općenito biti izobličena na različite načine. Kao rezultat toga, na prijemu se akumulacija, odnosno sumiranje signala povećava proporcionalno broju ponavljanja, dok količina smetnji raste po drugom zakonu. Ako pretpostavimo da su šum i signal nezavisni, onda se srednji kvadrati sumiraju i srednji kvadrat sume raste proporcionalno prvom stepenu. Stoga, s n ponavljanja, omjer signal-šum se povećava za faktor n, a to se događa bez povećanja snage signala. Međutim, to se postiže na račun kompliciranja opreme i povećanja vremena prijenosa ili propusnog opsega u slučaju da se signal prenosi na više frekvencija istovremeno u vremenu. Osim toga, sa zavisnim greškama i naletima grešaka, smanjuje se otpornost sistema na buku.
Prijenos informacija uz povratne informacije. Osigurana je otpornost na smetnje prijenosa bez povratne sprege (PBOS). na sledeće načine: kodiranje protiv ometanja, prijenos ponavljanja, simultani prenos preko nekoliko paralelnih kanala. U PBOS-u se obično koriste kodovi za ispravljanje grešaka, što je povezano sa velikom redundantnošću i složenošću opreme. Prijenos povratne sprege (PIC) u velikoj mjeri eliminira ove nedostatke, jer omogućava korištenje kodova manje otpornih na buku, koji po pravilu imaju manju redundantnost. Posebno se mogu koristiti kodovi za otkrivanje grešaka. Prednost povratnog kanala je i mogućnost praćenja performansi objekta koji prima informacije.
Sa PIC-om se uvodi koncept direktnog kanala, tj. kanal od predajnika do prijemnika, na primjer, komandni signal se prenosi od kontrolne tačke (CP) do kontrolisane tačke (CP). U tom slučaju povratni kanal će biti prenos poruke od centrale do kontrolne jedinice o prijemu komandnog signala, a na povratnom kanalu se može prenositi i poruka samo da je signal primljen na ulaz centrale (u ovom slučaju se prati samo prolazak signala kroz komunikacioni kanal) i informacija o potpunom izvršenju komande. Moguća je i povratna informacija koja daje informacije o faznom prolasku komandnog signala duž puta prijema.
Razmislite određene vrste prijenos sa povratnom spregom.
Prijenos s povratnom informacijom (IOS). Ako se poruka prenosi u obliku koda bez smetnji, onda u koderu dati kod može se pretvoriti u zaštitu od ometanja. Međutim, pošto to obično nije potrebno, enkoder je registar za pretvaranje jednostavnog paralelnog koda u serijski. Istovremeno sa prenosom od direktni kanal poruka se pohranjuje u memorijski uređaj na predajniku (slika 1.1a). Na kontrolisanoj tački primljena poruka se dekodira i takođe pohranjuje u uređaj za skladištenje. Međutim, poruka se ne prenosi odmah primaocu: prvo stiže povratnim kanalom do kontrolne tačke. U uporednoj shemi PU se vrši poređenje primljena poruka sa prenesenim. Ako se poruke poklapaju, tada se generira signal "Potvrda" i prenose se sljedeće poruke (ponekad, prije nego što se sljedeća poruka pošalje u kontrolni centar, prvo se šalje signal "Potvrda" da je prethodna poruka ispravno primljena i informacija može se prenijeti primaocu sa diska). Ako se poruke ne podudaraju, što ukazuje na grešku, generira se signal "Izbriši". Ovaj signal zaključava ključ kako bi se zaustavio prijenos sljedeće poruke i šalje se kontrolnoj tabli da uništi poruku snimljenu u drajvu. Nakon toga, centrala ponavlja prenos poruke snimljene u drajvu.
Slika 1.1a. Način prijenosa informacija sa IOS-a.
U sistemima sa ITS-om vodeću ulogu ima predajni dio, pošto on utvrđuje prisustvo greške, prijemnik samo obavještava predajnik koju je poruku primio. Oni su različite opcije prijenos sa IOS-a. Dakle, postoje sistemi sa IOS-om, u kojima se prijenos signala odvija kontinuirano i zaustavlja se tek kada se otkrije greška: predajnik šalje signal "Erase" i ponavlja prijenos. Sistemi sa ITS, u kojima se sve informacije koje se prenose na centralu prenose obrnutim kanalom, nazivaju se sistemi sa povratnom spregom. U nekim sistemima sa IOS-om se ne prenose sve informacije, već samo neke karakteristične informacije o njima (priznanice). Na primjer, informativni simboli se prenose preko prednjeg kanala, a kontrolni simboli se prenose preko reverznog kanala, koji će se na predajniku upoređivati sa unaprijed snimljenim kontrolnim simbolima. Postoji opcija u kojoj, nakon provjere primljene poruke na povratnom kanalu i otkrivanja greške, odašiljač može ili ponoviti (duplicirati poruku) ili poslati Dodatne informacije potrebno za ispravku (korektivne informacije). Broj ponavljanja može biti ograničen ili neograničen.
Povratni kanal se koristi za određivanje da li je ponovni prijenos informacija neophodan. U sistemima sa ITS povećanje pouzdanosti prenosa postiže se ponavljanjem informacije samo u prisustvu greške, dok se u sistemima bez povratne sprege (pri prenosu sa akumulacijom) ponavljanje vrši bez obzira na izobličenje poruke. Stoga je u sistemima sa IOS-om redundantnost informacija mnogo manja nego u sistemima sa PBOS-om: minimalna je u odsustvu izobličenja i povećava se u slučaju grešaka. U sistemima sa ITS kvalitet povratnog kanala ne bi trebao biti lošiji kvalitet direktno kako bi se izbjeglo izobličenje, što može povećati broj ponavljanja.
Prenos odlučujuće povratne sprege (POC). Poruka koja se prenosi sa predajnika direktnim kanalom prima se na prijemnik (slika 1.1b), gdje se pohranjuje i provjerava u uređaju za dekodiranje (dekoder). Ukoliko nema grešaka, poruka se sa uređaja za skladištenje šalje primaocu informacije, a preko povratnog kanala se šalje signal predajniku za nastavak daljeg prenosa (signal nastavka). Ako se otkrije greška, dekoder izdaje signal koji briše informacije u drajvu. Primalac ne prima poruku, ali preko povratnog kanala, odašiljač prima signal za ponovni zahtjev ili ponovno slanje prijenosa (signal za ponavljanje ili ponovno traženje). Na predajniku, signal ponavljanja (ponekad se naziva i odlučujući signal) dodeljuje prijemnik signala odluke, a uređaj za prebacivanje odspaja ulaz enkodera od izvora informacija i povezuje ga sa uređajem za skladištenje, što omogućava da se prenesena poruka biti ponovljena. Ponavljanje poruke može se dogoditi nekoliko puta prije nego što bude ispravno primljena.
Slika 1.1b. Način prenosa informacija sa ROS-a.
Prilikom odašiljanja iz POC-a grešku određuje prijemnik. Za ovo prenesena poruka mora biti kodiran obaveznim kodom protiv ometanja, koji omogućava prijemniku da odabere dozvoljenu kombinaciju (poruku) od neriješenih. To znači da se prijenos iz POC-a vrši sa redundantnošću. Vjernost prijenosa u POC sistemima određena je izborom koda i zaštitom signala odluke o ponavljanju i nastavku. Ovo posljednje ne predstavlja posebne poteškoće, jer ovi signali nose jednu binarnu jedinicu informacija i mogu se prenijeti kodom koji je dovoljno otporan na buku.
Sistemi sa POC, ili sistemi sa ponovljenim zahtevom, dele se na sisteme sa čekanjem na signal odluke i sisteme sa kontinuiranim prenosom informacija.
U sistemima sa čekanjem, do prijenosa nove kodne riječi ili ponavljanja odaslane dolazi tek nakon što signal zahtjeva stigne na predajnik.
U sistemima sa kontinuiranim prijenosom, informacije se kontinuirano prenose bez čekanja na signal zahtjeva. Istovremeno, brzina prenosa je veća nego u sistemima sa čekanjem. Međutim, nakon što se otkrije greška, signal ponovnog zahtjeva se šalje preko obrnutog kanala, a za vrijeme dolaska na predajnik, neka nova poruka će već biti odaslana od potonjeg. Stoga sistemi sa kontinuiranim prijenosom moraju biti komplikovani odgovarajućim blokiranjem prijemnika kako ne bi primio informacije nakon što se otkrije greška.
Za poređenje efikasnosti sistema otvorene petlje, koji koristi Hammingov kod sa jednom korekcijom greške, i sistema sa POC, koristeći jednostavan kod, uvodi se koncept faktora efikasnosti. Ovaj faktor uzima u obzir smanjenje vjerovatnoće pogrešnog prijema i trošak njegovog postizanja, povećanje zaštite od greške (ako se koriste ovi kodovi), relativno smanjenje brzine prijenosa i redundantnost kola povezana s korištenjem različitih kodova. . Konačno poređenje je pokazalo da, za razliku od sistema bez povratne sprege, koji koristi složeni kod, sistem sa POC daje dobit od 5,1 puta. Visoka efikasnost POC sistema osigurala je njihovu široku upotrebu.
Komparativna analiza pouzdanosti prenosa sistema sa IOS i ROS pokazala je da:
1) sistemi sa IOS i ROS obezbeđuju istu pouzdanost prenosa sa istom ukupnom potrošnjom energije signala u prednjem i povratni kanali pod uslovom da su ovi kanali balansirani i da imaju isti nivo smetnji;
2) sistemi sa ITS obezbeđuju veću vernost prenosa od sistema sa ROS sa relativno slabim smetnjama u povratnom kanalu za razliku od prednjeg. U odsustvu smetnji u povratnom kanalu, sistemi sa IOS obezbeđuju prenos poruka bez grešaka preko glavnog kanala;
3) u jake smetnje u povratnom kanalu, veću pouzdanost obezbeđuju sistemi sa POC;
4) sa naletima grešaka u kanalu unapred i unazad, sistemi sa IOS obezbeđuju veću pouzdanost.
1.1 Akustične informacije Zaštićene govorne (akustične) informacije uključuju informacije koje su vlasničke i podliježu zaštiti u skladu sa zahtjevima pravnih dokumenata ili zahtjevima...
Zaštita akustičnih (govornih) informacija od curenja putem tehnički kanali
Zaštita akustičnih (govornih) informacija od curenja kroz tehničke kanale
Generatori prostorne buke Generator buke GROM-ZI-4 je dizajniran da zaštiti prostorije od curenja informacija i spriječi uklanjanje informacija iz personalni računari i lokalni kompjuterske mreže PC baziran...
Metode sigurnosti informacija
Metode zaštite informacija u telekomunikacionim mrežama
Prijetnja se obično identifikuje ili sa prirodom (vrstom, metodom) destabilizirajućeg efekta na informaciju, ili sa posljedicama (rezultatima) takvog uticaja. Međutim, ova vrsta pojmova može imati mnogo tumačenja...
Metode prikupljanja i obrade digitalni signali
Prijenos podataka - fizički prijenos podataka (digitalni bitstream) u obliku signala od tačke do tačke ili od tačke do nekoliko tačaka putem telekomunikacija preko kanala za prijenos podataka, obično...
Modeliranje objekta zaštite
3.1 Curenje informacija kroz građevinske konstrukcije i inženjerskih sistema Kako bi se osigurala zaštita prostorija od ove prijetnje, može se koristiti kao metoda pasivne zaštite (materijali koji apsorbiraju zvuk) ...
Određivanje sastava sistema za prenos informacija
Signal na izlazu PTI opreme je u pravilu signal pulsno-kodnog oblika, čiji je frekvencijski spektar u opšti slučaj beskrajno...
Organizacija radova na izgradnji optičke komunikacione linije (FOCL)
Mogućnost prenošenja informacija preko optičkih linija pojavila se zbog prenošenja kvantne teorije svjetlosti na njeno širenje u prozirnim homogenim medijima...
3.1 Analiza izvodljivosti transfera povjerljiva informacija kroz kvantne komunikacione kanale Prilikom prelaska sa signala, gde je informacija kodirana impulsima koji sadrže hiljade fotona, do signala, gde je prosečan broj fotona ...
Prijenos informacija kvantnim komunikacijskim kanalima
Primjer protokola za ispravljanje grešaka je tehnika ispravljanja grešaka u kojoj se blok podataka koji treba dogovoriti između korisnika tretira kao informacioni blok neki kod...
Dizajn i implementacija softvera integrisani sistem izlaznosti
Komunikacijski put je komunikacijski put koji počinje sa izvor informacija, prolazi kroz sve faze kodiranja i modulacije, predajnik, fizički kanal...
Projektovanje magistralnog sistema za prenos preko optičkih vlakana sa povećanim propusnim opsegom
Razvoj telekomunikacija ide ubrzanim tempom. Moderna digitalne tehnologije prijenos podataka, koji uključuje bankomat, Relej okvira, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH i WDM. Štaviše, tehnologije kao što su ATM, ISDN, PCM, PDH...
Proračun pouzdanosti atmosferske optičke komunikacione linije
Ovo poglavlje govori o tehnologiji laserske komunikacione mreže, kao io njenim prednostima, kao što je isplativost; niski operativni troškovi; visoka propusnost i kvalitet digitalna komunikacija...
Komunikacijski kanal se naziva skup tehničkih sredstava i fizički medij sposoban za prijenos poslanih signala, koji osigurava prijenos poruke od izvora informacije do primaoca.
Kanali se obično dijele na kontinuirane i diskretne.
U najopštijem slučaju, svaki diskretni kanal uključuje kontinuirani kanal kao komponentu. Ako se uticaj ometajućih faktora na prenos poruka u kanalu može zanemariti, onda se takav idealizovani kanal naziva kanal bez smetnji ... U takvom kanalu, svaka ulazna poruka je bila jedinstveno povezana sa određenom izlaznom porukom i obrnuto. Ako se uticaj smetnji u kanalu ne može zanemariti, onda kada se analiziraju karakteristike poslanih poruka na takvom kanalu, modeli koji karakterišu rad kanala u prisustvu smetnji.
Ispod model kanala razume se matematički opis kanala, koji omogućava izračunavanje ili procenu njegovih karakteristika, na osnovu kojih se istražuju metode konstruisanja komunikacionih sistema bez sprovođenja eksperimentalnih istraživanja.
Kanal u kojem su vjerovatnoće identificiranja prvog signala sa drugim i drugog s prvim jednake naziva se simetrično .
Kanal čiji se abeceda signala na ulazu razlikuje od abecede signala na njegovom izlazu naziva se kanal sa brisanjem.
Kanal prijenosa poruke od izvora do primaoca, dopunjen obrnutim kanalom, služi za povećanje pouzdanosti prijenosa tzv. kanal sa povratnim informacijama.
Komunikacijski kanal se smatra specificiranim ako su poznati podaci o poruci na njegovom ulazu, kao i ograničenja koja ulaznim porukama nameću fizičke karakteristike kanala.
Za karakterizaciju komunikacijskih kanala koriste se dva koncepta brzine prijenosa:
1 – tehnička brzina prenosa, koji se karakteriše brojem elementarnih signala koji se prenose preko komunikacionog kanala u jedinici vremena, zavisi od svojstava komunikacionih linija i od brzine opreme kanala:
2 – brzina informacija, koji je određen prosječnom količinom informacija koje se prenose komunikacijskim kanalom u jedinici vremena:
Propusnost kanala se naziva maksimalnom brzinom prenosa informacija preko ovog kanala, postignutom najsavršenijim metodama prenosa i prijema.
Predavanje broj 8
Koordinacija fizičkih karakteristika komunikacijskog kanala i signala
Svaki specifični komunikacioni kanal ima fizičke parametre koji određuju sposobnost prenosa određenih signala kroz ovaj kanal. Bez obzira na specifičan tip i namjenu, svaki kanal se može okarakterizirati s tri glavna parametra:
T K - vrijeme pristupa kanalu [s];
F K - širina kanala [Hz];
N K - dozvoljeni višak signala nad šumom u kanalu.
Na osnovu ovih karakteristika koristi se integralna karakteristika - jačina zvuka kanala.
Razmotrite sljedeće slučajeve:
a) 
Za procjenu mogućnosti prijenosa datog signala preko određenog kanala, potrebno je povezati karakteristike kanala sa odgovarajućim karakteristikama signala:
T C - trajanje signala [s];
F C - frekvencijski opseg (širina spektra) signala [Hz];
H C - nivo viška signala nad smetnjom.
Onda možemo uvesti koncept jačina signala .
Prijenos informacija odvija se od izvora do primaoca (primaoca) informacije. Izvor informacija može biti bilo šta: bilo koji predmet ili pojava žive ili nežive prirode. Proces prenošenja informacija odvija se u određenom materijalnom okruženju koje razdvaja izvor i primaoca informacije, što se naziva kanal prenos informacija. Informacije se prenose kroz kanal u obliku niza signala, simbola, znakova, koji se nazivaju poruka. Primalac informacija je objekat koji prima poruku, usled čega dolazi do određenih promena u njegovom stanju. Sve navedeno je šematski prikazano na slici.
Transfer informacija
Osoba prima informacije od svega što ga okružuje putem čula: sluha, vida, mirisa, dodira, ukusa. Najveću količinu informacija osoba prima putem sluha i vida. Uhom se percipira audio poruke- zvučni signali u kontinuiranom mediju (najčešće u zraku). Vizija percipira svjetlosni signali prenošenje slike objekata.
Nije svaka poruka informativna za osobu. Na primjer, iako se osobi prenosi poruka na nerazumljivom jeziku, ona ne sadrži informacije za njega i ne može uzrokovati adekvatne promjene u njegovom stanju.
Informacijski kanal može biti prirodan (atmosferski zrak kroz koji se prenose zvučni valovi, sunčeva svjetlost reflektirana od posmatranih objekata) ili umjetno stvoren. V poslednji slučaj dolazi o tehničkim sredstvima komunikacije.
Sistemi za prenos tehničkih informacija
Prvo tehničko sredstvo za prijenos informacija na daljinu bio je telegraf koji je 1837. izumio Amerikanac Samuel Morse. Godine 1876. Amerikanac A. Bell izume telefon. Na osnovu otkrića njemačkog fizičara Heinricha Hertza elektromagnetnih talasa(1886), A.S. Popov u Rusiji 1895. i gotovo istovremeno s njim 1896. od G. Markonija u Italiji, izum je radio. Televizija i internet pojavili su se u 20. veku.
Sve navedeno tehničkim načinima informacijska komunikacija zasnivaju se na prijenosu fizičkog (električnog ili elektromagnetnog) signala na daljinu i poštuju neke opšti zakoni... Bavi se proučavanjem ovih zakona teorija komunikacije, koji je nastao 1920-ih godina. Matematički aparat teorije komunikacije - matematička teorija komunikacije, razvio je američki naučnik Claude Shannon.
Claude Elwood Shannon (1916-2001), SAD
Claude Shannon je predložio model procesa prenošenja informacija putem tehničkih komunikacijskih kanala, predstavljen dijagramom.
Sistem za prenos tehničkih informacija
Kodiranje ovdje znači svaku transformaciju informacija koje dolaze iz izvora u oblik pogodan za njihov prijenos preko komunikacijskog kanala. Dekodiranje - reverzna transformacija signalnog niza.
Rad takve šeme može se objasniti pomoću poznatog procesa telefonskog razgovora. Izvor informacija je čovjek koji priča... Koder je mikrofon telefonske slušalice, uz pomoć kojeg se zvučni valovi (govor) pretvaraju u električne signale. Kanal komunikacije je telefonska mreža(žice, prekidači telefonskih čvorova kroz koje prolazi signal). Uređaj za dekodiranje je telefonski prijemnik (slušalica) osobe koja sluša – prijemnik informacija. Evo dolazi električni signal pretvara u zvuk.
Moderna kompjuterski sistemi prenos informacija - kompjuterske mreže rade na istom principu. Postoji proces kodiranja koji pretvara binarnu datoteku kompjuterski kod v fizički signal tipa koji se prenosi komunikacijskim kanalom. Dekodiranje je reverzna transformacija preneseni signal u kompjuterski kod. Na primjer, prilikom korištenja telefonske linije v kompjuterske mreže funkcije kodiranja-dekodiranja obavlja uređaj koji se zove modem.
Propusnost kanala i brzina prijenosa informacija
Za programere tehnički sistemi prijenos informacija mora riješiti dva međusobno povezana zadatka: kako osigurati najveća brzina prijenos informacija i kako smanjiti gubitak informacija tokom prijenosa. Claude Shannon je bio prvi naučnik koji se pozabavio ovim problemima i stvorio novu nauku za to vrijeme - teorija informacija.
K. Shannon je definirao metodu za mjerenje količine informacija koje se prenose komunikacijskim kanalima. On je predstavio koncept propusnost kanala,kao najveća moguća brzina prenosa informacija. Ova brzina se mjeri u bitovima u sekundi (kao i kilobitima u sekundi, megabitima u sekundi).
Širina pojasa komunikacionog kanala zavisi od njegove tehničke implementacije. Na primjer, u kompjuterskim mrežama koriste se sljedeća sredstva komunikacije:
telefonske linije,
Električna kablovska komunikacija,
komunikacija optičkim kablom,
Radio komunikacija.
Propusnost telefonskih linija je desetine, stotine Kbit/s; propusnost optičkih linija i radio komunikacijskih linija mjeri se u desetinama i stotinama Mbit/s.
Buka, zaštita od buke
Izraz "buka" se odnosi na različite vrste izobličujuće smetnje prenijeti signal i dovodi do gubitka informacija. Takve smetnje su prvenstveno uzrokovane tehničkim razlozima: loše kvalitete komunikacijske linije, nesigurnost jedne od drugih različitih tokova informacija koje se prenose istim kanalima. Ponekad, razgovarajući telefonom, čujemo buku, pucketanje, ometanje razumijevanja sagovornika ili se razgovor potpuno različitih ljudi nadoveže na naš razgovor.
Buka dovodi do gubitka prenesene informacije... U takvim slučajevima potrebna je zaštita od buke.
Prije svega, koriste se tehničke metode zaštite komunikacijskih kanala od djelovanja buke. Na primjer, korištenje oklopljenog kabela umjesto gole žice; korištenje raznih vrsta filtera koji odvajaju koristan signal od šuma itd.
Dizajniran je Claude Shannon teorija kodiranja davanje metoda bavljenja bukom. Jedna od važnih ideja ove teorije je da kod koji se prenosi preko komunikacione linije treba da bude suvišan... Zbog toga se gubitak dijela informacija tokom prijenosa može nadoknaditi. Na primjer, ako vas je teško čuti dok razgovarate telefonom, onda ako svaku riječ ponovite dva puta, imate veće šanse da će vas druga osoba ispravno razumjeti.
Međutim, višak ne možete učiniti prevelikim. To će dovesti do kašnjenja i većih troškova komunikacije. Teorija kodiranja vam omogućava da dobijete optimalan kod. U ovom slučaju, redundantnost prenesenih informacija bit će minimalna moguća, a pouzdanost primljenih informacija maksimalna.
V savremeni sistemi U digitalnoj komunikaciji za borbu protiv gubitka informacija tokom prijenosa, često se koristi sljedeća tehnika. Cela poruka je podeljena na delove - paketi... Za svaki paket on računa ček suma(suma binarne cifre) koji se šalje zajedno sa ovim paketom. Kontrolna suma se ponovo izračunava na prijemnoj tački prihvaćen paket a ako ne odgovara originalnom iznosu, transfer ovaj paket ponavlja. Tako će se nastaviti do početnog i finalnog kontrolne sume neće odgovarati.
S obzirom na prenošenje informacija u propedeutičkom i osnovni kursevi informatiku, prije svega, o ovoj temi treba govoriti iz ugla osobe kao primaoca informacije. Sposobnost primanja informacija iz vanjskog svijeta - bitno stanje ljudsko postojanje. Ljudska čula su informativni kanali ljudsko tijelo sa kojim osoba komunicira spoljašnje okruženje... Na osnovu toga informacije se dijele na vizualne, zvučne, olfaktorne, taktilne, okusne. Obrazloženje činjenice da ukus, miris i dodir prenose informaciju osobi je sljedeće: pamtimo mirise poznatih predmeta, okus poznate hrane, a poznate predmete prepoznajemo dodirom. A sadržaj naše memorije su pohranjene informacije.
Učenicima to treba reći u životinjskom svijetu informativna ulogačulni organi se razlikuju od ljudskih. Važno informacijska funkcija jer životinje vrši čulo mirisa. Koristi se pojačan njuh službenih pasa sprovođenje zakona za traženje kriminalaca, otkrivanje droge itd. Vizuelna i zvučna percepcija životinja je drugačija od ljudske. Na primjer, poznato je da slepi miševi čuju ultrazvuk, dok mačke vide u mraku (iz ljudske perspektive).
U okviru ove teme studenti bi trebali biti sposobni da vode konkretnim primjerima proces prenosa informacija, da se za ove primere odredi izvor, primalac informacije, korišćeni kanali prenosa informacija.
Prilikom izučavanja informatike u srednjoj školi, učenike treba upoznati sa osnovnim odredbama teorije tehničke komunikacije: pojmovima kodiranja, dekodiranja, brzine prenosa informacija, širine kanala, šuma, zaštite od buke. Ova pitanja se mogu razmatrati u okviru teme „Tehnička sredstva računarskih mreža“.
Komunikacioni kanal je skup tehničkih sredstava za prenošenje poruka od jedne tačke u prostoru do druge. Sa stanovišta teorije informacija, fizička struktura kanala je beznačajna. Izvor poruke (IS) ima izlaznu abecedu znakova A={a i },i =1.. n - količina informacija po izvornom simbolu u prosjeku:
gdje str i, je vjerovatnoća pojave simbola a i, na izlazu izvora, izvorni simboli se smatraju nezavisnim. Komunikacijski kanal ima abecedu simbola B = ( b j },j =1.. m, prosječna količina informacija u jednom simbolu kanala
gdje q j - vjerovatnoća pojavljivanja simbola b i , u kanalu.
Tehničke karakteristike komunikacijskog kanala su:
izvor tehničke performanse A - prosječan broj znakova koje izdaje izvor po jedinici vremena;
tehnički propusni opseg komunikacionog kanala B - prosječan broj simbola koji se prenose preko kanala u jedinici vremena.
Informaciona karakteristika izvora je informacijska produktivnost. Po definiciji, performanse informacija su prosječna količina informacija proizvedenih od strane izvora po jedinici vremena.
U kanalu bez smetnji, karakteristike informacija su:
1) brzina prenosa informacija preko kanala 
2) propusni opseg kanala
gdje ( P) je skup svih mogućih distribucija vjerovatnoće simbola alfabeta V kanal. Uzimajući u obzir svojstva entropije
C K = B. log 2 m.
U kanalu sa šumom, u opštem slučaju, ulazna i izlazna abeceda se ne poklapaju. Neka
B IN = X = (x 1, x 2, ..., x n);
B OUT = Y = (y 1, y 2, ..., y m).
Ako je karakter poslan na ulaznom kanalu X To prepoznat u prijemniku kao y i i i K, tada je došlo do greške tokom prijenosa. Svojstva kanala su opisana matricom vjerovatnoća prijelaza (vjerovatnoća primanja simbola at i , pod uslovom da je poslano X k):
|| P (yi | xk) ||, k = 1..n, i = 1..m.
Omjer je fer: 
Prosječna količina informacija po jednom simbolu ulaznog kanala:
str i = p (x i )
.
Prosječna količina informacija po simbolu izlaznog kanala:
Informacije koje prenosi izlaz kanala o ulazu:
I (Y, X) = H (X) -H Y (X) = H (Y) -H X (Y).
Evo Pa(X) - uslovna entropija simbola ulaznog kanala kada se posmatra izlazni simbol (nepouzdanost kanala), N X (Y) - uslovna entropija simbola izlaznog kanala kada se posmatraju ulazni simboli (entropija šuma).
Brzina prijenosa informacija preko bučnog kanala:
dI (B) / dt = B I (X, Y).
Propusni opseg kanala sa šumom:
gdje (R) - skup svih mogućih distribucija vjerovatnoće abecede ulaznog kanala.
Razmotrimo primjer
N 
Naći propusni opseg binarnog simetričnog kanala (kanal sa dvoznakovnim ulaznim i izlaznim alfabetima) i iste vjerovatnoće greške (slika 1), ako su prethodne vjerovatnoće pojave ulaznih znakova: P (x 1
) = P 1
= P, P (x 2
) = P 2
= 1-P.
Rješenje. Prema modelu kanala, uslovne vjerovatnoće
P (g 1 | x 2 ) = P (y 2 | x 1 ) = P i ,
P (g 1 | x 1 ) = P (y 2 | x 2 ) = 1-P i .
Propusni opseg kanala - C K = B . max (H (Y) -H (X | Y)). Nađimo entropiju buke:
Po teoremi množenja: P(y j x i)=P(x i)P(y j x i), dakle,
P(x 1 y 1 )=P(1-P i), P(x 2 y 1 )=(1- P)P i ,P(x 1 y 2 )=PP i ,P(x 2 y 2 )=(1-P)(1-P i).
Zamjenom u formulu dobijamo:
Na ovaj način, H ( Y| X ) ne zavisi od distribucije ulaznog alfabeta, dakle:
Definirajmo entropiju izlaza:
Vjerovatnoće P(y 1 ) i P(y 2 ) dobijamo kako slijedi:
P(y 1 )=P(y 1 x 1 )+P(y 1 x 2 )=P(1-P i)+(1-P i)P i , P(y2)=P(y 2 x 1 )+P(y 2 x 2 )=PP i +(1-P)(1-P i).
Variranjem P osiguravamo maksimalnu vrijednost H(Y) jednak 1 se dobija za jednako verovatne ulazne simbole P(y 1 ) i P(y 2 ). dakle,
Zadatak... Pronađite propusni opseg kanala sa ulaznim i izlaznim alfabetima od tri znaka ( x 1 ,x 2 ,x 3 i y 1 ,y 2 ,y 3 odnosno). Intenzitet pojavljivanja simbola na ulazu kanala k = V... 10 karaktera / sek.
Vjerojatnosti pojavljivanja simbola:
,
,
.
Vjerojatnosti prijenosa simbola kroz komunikacijski kanal:
,
,,
,
,,
,
,.
4. KODIRANJE INFORMACIJA
4.1. Opće informacije Šifra se zove:
Pravilo koje opisuje preslikavanje iz jednog skupa znakova u drugi skup znakova ili u skup riječi bez znakova;
Skup slika proizašlih iz takvog mapiranja.
U tehničkim kodovima, slova, brojevi i drugi znakovi su gotovo uvijek kodirani u binarnim sekvencama koje se nazivaju binarne kodne riječi. Mnogi kodovi imaju riječi iste dužine (jedinstveni kodovi).
Izbor kodova za kodiranje određenih vrsta poruka određen je mnogim faktorima:
Pogodnost dobijanja originalnih poruka od izvora;
Brzina prijenosa poruka kroz komunikacijski kanal;
Količina memorije potrebna za dan pohranjivanja poruka;
Pogodnost obrade podataka;
Pogodnost dekodiranja poruke od strane primaoca.
Kodirane poruke se prenose komunikacijskim kanalima, pohranjuju u memoriju, obrađuju ih procesor. Količina kodiranih podataka je velika, i stoga je u mnogim slučajevima važno osigurati brzinu kodiranja podataka: "., koju karakterizira minimalna dužina primljenih poruka. Ovo je problem kompresije podataka. Postoje dva pristupa kompresiji podataka:
Kompresija zasnovana na analizi statističkih svojstava kodiranih poruka.
Kompresija zasnovana na statističkim svojstvima podataka se takođe naziva lean ili efikasna teorija kodiranja. Štedljivo kodiranje se zasniva na upotrebi kodova sa promjenjivom dužinom kodne riječi, na primjer, Shannon-Fano kod, Huffman kod /31. Ideja korištenja kodova promjenjive dužine za kompresiju podataka je da je vjerojatnije da će poruke biti povezane s kodnim riječima kraće dužine i, obrnuto, manje je vjerovatno da će poruke biti kodirane u riječi duže dužine. Prosječna dužina kodna riječ određuje s.o.:
gdje je /, dužina kodne riječi za kodiranje i-te poruke; str t - vjerovatnoća pojavljivanja i-te poruke.
4.2. Zadaci
4.2.1. Iz Tabele 4 odaberite dan naknadnog kodiranja originalne abecede koja sadrži 10 znakova, počevši od N-ro (N - redni broj studenta u grupnom dnevniku). Normalizirajte vjerovatnoće simbola.
4.2.2. Normalizirajte onu koja je odabrana u p.4.2.1. originalna abeceda sa uniformnim binarnim kodom, Shannon-Fano kod, Huffman kod. Za svaku opciju kodiranja izračunajte minimalnu, maksimalnu, prosječnu vrijednost dužine kodne riječi. Analizirajte rezultate.
4.2.3. Izvršiti zadatak 4.2.2. za ternarni kod.
Tabela 4
4.3. Upute za izvršavanje pojedinačnih zadataka Za zadatak 4.2.1. Vjerovatnoće se normaliziraju prema formuli:
/ SZO / * Pk " JC = AT
gdje pi - vjerovatnoće pojavljivanja simbola date su u tabeli 4.
Za zadatak 4.2.2. Pravila za izradu binarnih kodova opisana su u /4,6/.
Zadatku 4.2.3. Kada se konstruiše ternarni kod, reči napisane u ternarnom brojevnom sistemu se uzimaju kao kodne reči. Optimalni ternarni kod se konstruiše upotrebom Huffman procedure (podoptimalni kod se konstruiše upotrebom Shannon-Fano procedure). U ovom slučaju, abeceda je podijeljena u tri grupe, prvoj grupi se dodjeljuje "O", drugoj - "1", trećoj - "2".
