Koristeći internetske resurse pronađite odgovore na pitanja:
Vježba 1
1. Kakav je proces prijenosa informacija?
Prijenos informacija- fizički proces kojim se prenosi informacija u svemiru. Podatke smo snimili na disk i premjestili u drugu prostoriju. Ovaj proces karakterizira prisutnost sljedećih komponenti:
2. Opća shema prijenos informacija
3. Nabrojite komunikacijske kanale koje poznajete
Ovisno o vrsti distribucijskog medija, komunikacijski kanali se dijele na:
4. Što su telekomunikacije, a što računalne telekomunikacije?Telekomunikacija(grč. tele - u daljinu, daleko i lat. communicatio - komunikacija) je prijenos i primanje bilo koje informacije (zvuk, slika, podatak, tekst) na daljinu putem različitih elektromagnetskih sustava (kabelski i optički kanali, radio kanali). i druge žičane i bežični kanali komunikacije).
Telekomunikacijska mreža je sustav tehničkih sredstava kojima se ostvaruju telekomunikacije.
Telekomunikacijske mreže uključuju:
1. Računalne mreže (za prijenos podataka)
2. Telefonske mreže (prijenos glasovne informacije)
3. Radijske mreže (prijenos glasovnih informacija - usluge emitiranja)
4. TV mreže(glas i video - usluge emitiranja)
Računalne telekomunikacije- telekomunikacije, čiji su terminalni uređaji računala.
Prijenos informacija s računala na računalo naziva se sinkrona komunikacija, a preko posredničkog računala, koje omogućuje akumulaciju poruka i njihov prijenos na osobna računala prema zahtjevu korisnika, asinkrona.
Računalne telekomunikacije počinju se uvoditi u obrazovanje. U visokom obrazovanju koriste se za koordinaciju znanstvenih istraživanja, brzu razmjenu informacija između sudionika projekta, učenje na daljinu i konzultacije. U školskom obrazovnom sustavu - povećati učinkovitost samostalnih aktivnosti učenika povezanih s različitim vrstama kreativnog rada, uključujući obrazovne aktivnosti, na temelju široke upotrebe istraživačkih metoda, besplatan pristup bazama podataka, razmjena informacija s partnerima u zemlji i inozemstvu.
5. Kolika je propusnost kanala za prijenos informacija?Širina pojasa - metrička karakteristika koja pokazuje omjer maksimalnog broja prolaznih jedinica (informacija, objekata, volumena) po jedinici vremena kroz kanal, sustav, čvor.
U informatici se definicija propusnosti obično primjenjuje na komunikacijski kanal i definira se najveći broj prenesene/primljene informacije u jedinici vremena.
Propusnost je jedan od najvažnijih čimbenika sa stajališta korisnika. Procjenjuje se količinom podataka koju mreža može, u limitu, prenijeti u jedinici vremena s jednog na nju spojenog uređaja na drugi.
Brzina prijenosa informacija uvelike ovisi o brzini njezina stvaranja (performanse izvora), metodama kodiranja i dekodiranja. Najveća moguća brzina prijenosa informacija u određenom kanalu naziva se njegovom propusnošću. Kapacitet kanala, po definiciji, je brzina prijenosa informacija pri korištenju “najboljeg” (optimalnog) izvora, kodera i dekodera za određeni kanal, pa karakterizira samo kanal.
Prijenos informacija kroz kanal s odlučnom povratnom spregom
1.2.1 Metode prijenosa informacija putem komunikacijskih kanala
Prijenos informacija s ponavljanjem (akumulacijom). Ova metoda prijenosa koristi se za povećanje pouzdanosti u nedostatku obrnutog kanala, iako nema temeljnih ograničenja za njegovu upotrebu čak ni u prisutnosti Povratne informacije. Ova se metoda ponekad klasificira kao primanje složenih poruka. Suština metode je prenijeti istu poruku nekoliko puta, zapamtiti primljene poruke, usporediti ih element po element i sastaviti poruku, uključujući elemente odabrane "većinom". Pretpostavimo da je tri puta poslana ista kodna kombinacija 1010101. U sva tri prijenosa bila je podložna smetnjama i bila je izobličena:
Primatelj uspoređuje tri primljena simbola bit po bit i stavlja one simbole (ispod crte) čiji broj prevladava u danom bitu.
Postoji još jedna metoda prijenosa informacija s akumulacijom, u kojoj se ne vrši usporedba znakova po znakovima, već usporedba cijele kombinacije u cjelini. Ova metoda je lakša za provedbu, ali daje lošije rezultate.
Dakle, visoka otpornost na buku metode prijenosa informacija s ponavljanjem (akumulacijom) temelji se na činjenici da signal i smetnje u kanalu ne ovise jedni o drugima i mijenjaju se prema različitim zakonima (signal je periodičan, a smetnja je nasumična), stoga će ponavljajuća kombinacija u svakom prijenosu obično biti iskrivljena na različite načine. Zbog toga se kod prijema akumulacija, odnosno zbrajanje signala povećava proporcionalno broju ponavljanja, dok se količina smetnje povećava prema drugom zakonu. Ako pretpostavimo da su šum i signal neovisni, tada se prosječni kvadrati zbrajaju i prosječni kvadrat zbroja raste proporcionalno prvoj potenciji. Stoga se s n ponavljanja omjer signala i šuma povećava n puta, a to se događa bez povećanja snage signala. Međutim, to se postiže po cijenu povećanja složenosti opreme i povećanja vremena prijenosa ili frekvencijskog pojasa ako se signal odašilje na nekoliko frekvencija istovremeno u vremenu. Osim toga, s ovisnim pogreškama i nizovima pogrešaka smanjuje se otpornost sustava na buku.
Prijenos informacija uz povratnu informaciju. Osigurana je otpornost na buku prijenosa u otvorenoj petlji (OBOS). na sljedeće načine: kodiranje otporno na buku, prijenos s ponavljanjem, simultani prijenos kroz nekoliko paralelnih kanala. BIOS obično koristi kodove za ispravljanje pogrešaka, što je povezano s velikom redundancijom i povećanom složenošću opreme. Prijenos povratne veze (PLT) uvelike otklanja ove nedostatke, budući da omogućuje korištenje kodova manje otpornih na šum, koji u pravilu imaju manju redundanciju. Posebno se mogu koristiti kodovi za otkrivanje grešaka. Prednost obrnutog kanala također je mogućnost praćenja performansi objekta koji prima informacije.
S PIC-om se uvodi koncept izravnog kanala, tj. kanala od odašiljača do prijamnika, na primjer, komandni signal se prenosi od kontrolne točke (CP) do kontrolirane točke (CP). Obrnuti kanal u ovom slučaju bit će prijenos poruke od CP do upravljačke jedinice o prihvaćanju naredbenog signala, a obrnuti kanal može prenijeti i poruku samo da je signal primljen na CP ulaz (u u ovom slučaju se kontrolira samo prolaz signala kroz komunikacijski kanal), te informacija o potpunom izvršenju naredbe. Moguća je i povratna informacija, koja daje informacije o postupnom prolasku naredbenog signala duž putanje prijema.
Razmotrimo pojedinačne vrste povratni prijenosi.
Prijenos s informacijskom povratnom spregom (IFE). Ako se poruka prenosi u obliku koda bez smetnji, onda u uređaju za kodiranje ovaj kod može se pretvoriti u otporan na buku. Međutim, budući da to obično nije potrebno, koder je registar za pretvaranje jednostavnog paralelnog koda u serijski kod. Istovremeno s prijenosom po izravni kanal Poruka je pohranjena u pogon na odašiljaču (Sl. 1.1a). Na kontroliranoj točki, primljena poruka se dekodira i također pohranjuje u uređaj za pohranu. Međutim, poruka se ne prenosi odmah do primatelja: prvo stiže kroz povratni kanal do kontrolne točke. U krugu PU usporedbe odvija se usporedba primljena poruka s prenesenim. Ako se poruke poklapaju, tada se generira signal "Potvrda" i sljedeće poruke se prenose (ponekad, prije slanja sljedeće poruke CP-u, prvo se šalje signal "Potvrda" da je prethodna poruka primljena ispravno i da se informacije mogu prenijeti od pogona do primatelja). Ako se poruke ne poklapaju, što ukazuje na grešku, generira se signal “Erase”. Ovaj signal zaključava ključ za zaustavljanje prijenosa sljedeće poruke i šalje se CP-u da uništi poruku snimljenu u pogonu. Nakon toga, poruka snimljena u uređaju za pohranu ponovno se šalje s upravljačke ploče.
Sl.1.1a. Način prijenosa informacija iz IOS-a.
U sustavima s IOS-om vodeću ulogu ima odašiljački dio, budući da on utvrđuje postojanje greške, a prijamnik samo obavještava odašiljač kakvu je poruku primio. Dostupno razne opcije prijenose s IOS-a. Dakle, postoje sustavi s IOS-om u kojima se prijenos signala odvija kontinuirano i zaustavlja se samo kada se otkrije pogreška: odašiljač šalje signal "Erase" i ponavlja prijenos. Sustavi s IOS-om, u kojima se sve informacije koje se prenose u CP prenose obrnutim kanalom, nazivaju se sustavi s relejnom povratnom spregom. U nekim sustavima s IOS-om ne prenose se sve informacije, već samo neke karakteristične informacije o njima (potvrde). Na primjer, informacijski simboli se prenose preko prednjeg kanala, a kontrolni simboli se prenose preko obrnutog kanala, koji će se na odašiljaču uspoređivati s prethodno snimljenim kontrolnim simbolima. Postoji opcija u kojoj, nakon provjere poruke primljene preko reverznog kanala i otkrivanja greške, odašiljač je može ili ponoviti (dupliciranje poruke) ili poslati Dodatne informacije potrebno za ispravak (ispravne informacije). Broj ponavljanja može biti ograničen ili neograničen.
Povratni kanal se koristi za određivanje je li potreban ponovni prijenos informacija. U sustavima s IOS-om povećanje pouzdanosti prijenosa postiže se ponavljanjem informacija samo u slučaju pogreške, dok se u sustavima bez povratne sprege (pri prijenosu s akumulacijom) ponavljanje provodi bez obzira na izobličenje poruke. Stoga je u sustavima s IOS-om redundancija informacija znatno manja nego u sustavima s PBOS-om: minimalna je u odsutnosti izobličenja i povećava se u slučaju pogrešaka. U sustavima s IOS-om kvaliteta povratnog kanala ne bi trebala biti lošija kvaliteta ravno kako bi se izbjegle distorzije koje bi mogle povećati broj ponavljanja.
Prijenos s odlučnom povratnom spregom (DCF). Poruka odaslana s odašiljača preko izravnog kanala prima se u prijamnik (slika 1.1b), gdje se pohranjuje i provjerava u uređaju za dekodiranje (dekoderu). Ako nema grešaka, tada se poruka šalje s uređaja za pohranjivanje do primatelja informacije, a preko povratnog kanala šalje se signal odašiljaču za nastavak daljnjeg prijenosa (continuation signal). Ako se otkrije pogreška, dekoder izdaje signal koji briše informacije u pogonu. Primatelj ne prima poruku, već se kroz povratni kanal odašiljaču šalje signal za ponovno slanje ili ponavljanje prijenosa (repeat or resend signal). Na odašiljaču signal ponavljanja (ponekad se naziva i signal odluke) odabire prijamnik signala odluke, a sklopni uređaj odspaja ulaz kodera od izvora informacija i povezuje ga s uređajem za pohranu, što omogućuje ponavljanje poslane poruke. . Poruka se može ponoviti nekoliko puta prije nego što bude ispravno primljena.
sl.1.1b. Način prijenosa informacija iz ROS-a.
Prilikom odašiljanja s POC-om, pogrešku detektira prijamnik. Za ovo prenesena poruka mora biti kodiran anti-jam kodom, koji omogućuje primatelju da razlikuje dopuštenu kombinaciju (poruku) od neovlaštene. To znači da se prijenos s POC-a provodi redundantno. Pouzdanost prijenosa u POC sustavima određena je izborom koda i zaštitom odlučujućih signala ponavljanja i nastavka. Potonji ne predstavlja nikakve posebne poteškoće, budući da ti signali nose jednu binarnu jedinicu informacija i mogu se prenijeti u kodu prilično otpornom na šumove.
Sustavi s POC-om, odnosno sustavi s dopunom, dijele se na sustave s čekanjem odlučujućeg signala i sustave s kontinuiranim prijenosom informacija.
U sustavima s čekanjem prijenos nove kodne kombinacije ili ponavljanje odaslane događa se tek nakon što signal zahtjeva stigne na odašiljač.
U sustavima kontinuiranog prijenosa informacije se kontinuirano prenose bez čekanja na signal zahtjeva. Brzina prijenosa je veća nego kod sustava s čekanjem. Međutim, nakon što se otkrije pogreška, signal za ponovno slanje šalje se obrnutim kanalom, a za vrijeme njegovog dolaska do odašiljača neka nova poruka će već biti poslana s potonjeg. Stoga sustavi s kontinuiranim prijenosom moraju biti komplicirani odgovarajućim blokiranjem prijamnika kako ne bi prihvatio informaciju nakon detekcije greške.
Za usporedbu učinkovitosti sustava s otvorenom petljom koji koristi Hammingov kod s jednom korekcijom pogreške i sustava s POC-om koji koristi jednostavan kod, uvodi se koncept koeficijenta učinkovitosti. Ovaj faktor uzima u obzir smanjenje vjerojatnosti pogrešnog prijema i trošak njegovog postizanja, dobitak u zaštiti od pogreške (u slučaju korištenja navedenih kodova), relativno smanjenje brzine prijenosa i redundanciju kruga povezanu s upotrebom različitih kodova. Konačna usporedba pokazala je da, za razliku od sustava bez povratne sprege, koji koristi složeni kod, sustav s POC-om daje dobitak od 5,1 puta. Visoka učinkovitost DOC sustava osigurala je njihovu široku upotrebu.
Usporedna analiza pouzdanosti prijenosa sustava s IOS i ROS pokazala je da:
1) sustavi s IOS i POS osiguravaju istu pouzdanost prijenosa uz istu ukupnu potrošnju energije signala u izravnom i povratni kanali pod uvjetom da su ti kanali simetrični i imaju istu razinu smetnji;
2) sustavi s IOS-om pružaju veću pouzdanost prijenosa od sustava s POC-om uz relativno slabe smetnje u reverznom kanalu, za razliku od prednjeg. U nedostatku smetnji u povratnom kanalu, sustavi s IOS-om osiguravaju prijenos poruka bez grešaka preko glavnog kanala;
3) kada jake smetnje u povratnom kanalu sustavi s POC-om pružaju veću pouzdanost;
4) u slučaju izbijanja grešaka u prednjem i povratnom kanalu, sustavi s IOS-om pružaju veću pouzdanost.
1.1 Akustične informacije Zaštićene govorne (akustične) informacije uključuju informacije koje su zaštićene i podliježu zaštiti u skladu sa zahtjevima pravnih dokumenata ili zahtjevima...
Zaštita akustičnih (govornih) informacija od curenja preko tehničkih kanala
Zaštita akustičnih (govornih) informacija od curenja kroz tehničke kanale
Generatori prostorne buke Generator buke GROM-ZI-4 dizajniran je za zaštitu prostorija od curenja informacija i sprječavanje uklanjanja informacija iz osobnih računala i lokalnog računalne mreže Zasnovan na računalu...
Metode informacijske sigurnosti
Metode zaštite informacija u telekomunikacijskim mrežama
Prijetnja se obično identificira ili s prirodom (vrstom, metodom) destabilizirajućeg učinka na informaciju ili s posljedicama (rezultatima) takvog utjecaja. Međutim, ovakvi izrazi mogu imati mnogo tumačenja...
Metode prikupljanja i obrade digitalni signali
Prijenos podataka je fizički prijenos podataka (digitalni tok bitova) u obliku signala od točke do točke ili od točke do više točaka telekomunikacijskim putem putem kanala za prijenos podataka, obično...
Modeliranje štićenog objekta
3.1 Curenje informacija visokogradnja i inženjerskih sustava Kako bi se osigurala zaštita prostora od ove prijetnje, može se koristiti kao metoda pasivne zaštite (materijali koji apsorbiraju zvuk)...
Određivanje sastava sustava za prijenos informacija
Signal na izlazu PTI opreme je, u pravilu, signal impulsnog koda, čiji je frekvencijski spektar u opći slučaj beskrajno...
Organizacija radova na izgradnji svjetlovodnog komunikacijskog voda (FOCL)
Mogućnost prijenosa informacija putem svjetlovodnih linija pojavila se zahvaljujući prijenosu kvantne teorije svjetlosti na njezino širenje u prozirnim homogenim medijima...
3.1 Analiza izvedivosti prijenosa povjerljive informacije putem kvantnih komunikacijskih kanala Pri prijelazu sa signala gdje je informacija kodirana impulsima koji sadrže tisuće fotona, na signale gdje je prosječan broj fotona...
Prijenos informacija putem kvantnih komunikacijskih kanala
Primjer protokola za ispravljanje pogrešaka je metoda ispravljanja pogrešaka u kojoj se blok podataka koji se moraju dogovoriti između korisnika tretira kao informacijski blok neki kod...
Dizajn i implementacija softvera integrirani sustav skretnice
Komunikacijski kanal je komunikacijski put koji počinje sa izvor informacija, prolazi sve faze kodiranja i modulacije, odašiljač, fizički kanal...
Projektiranje okosnice optičkog prijenosnog sustava povećanog kapaciteta
Razvoj telekomunikacija ide ubrzanim tempom. Moderno digitalne tehnologije prijenos podataka, što uključuje bankomat, Frame Relay, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH i WDM. Štoviše, tehnologije kao što su ATM, ISDN, PCM, PDH...
Proračun pogonske pouzdanosti atmosferske optičke komunikacijske linije
Ovo poglavlje govori o tehnologiji laserske komunikacijske mreže, kao io njenim prednostima, poput isplativosti; niski operativni troškovi; visoka propusnost i kvaliteta digitalne komunikacije...
Komunikacijski kanal je skup tehničkih sredstava i fizičkog okruženja sposobnih za prijenos poslanih signala, koji osigurava prijenos poruka od izvora informacija do primatelja.
Kanali se obično dijele na kontinuirane i diskretne.
U najopćenitijem slučaju, svaki diskretni kanal uključuje kontinuirani kanal kao komponentu. Ako se utjecaj ometajućih čimbenika na prijenos poruka u kanalu može zanemariti, onda se takav idealizirani kanal naziva kanala bez smetnji . U takvom kanalu svaka poruka na ulazu jedinstveno je odgovarala određenoj poruci na izlazu i obrnuto. Ako se utjecaj smetnji u kanalu ne može zanemariti, tada se pri analizi značajki poruka koje se prenose takvim kanalom koristi modeli koji karakteriziraju rad kanala u prisutnosti smetnji.
Pod, ispod model kanala odnosi se na matematički opis kanala koji omogućuje izračunavanje ili procjenu njegovih karakteristika, na temelju kojih se istražuju metode za izgradnju komunikacijskih sustava bez provođenja eksperimentalnih studija.
Kanal u kojem su vjerojatnosti identificiranja prvog signala s drugim i drugog s prvim jednake naziva se simetričan .
Kanal čija se abeceda signala na ulazu razlikuje od abecede signala na izlazu naziva se brisanje kanala.
Kanal za prijenos poruke od izvora do primatelja, dopunjen povratnim kanalom, služi za povećanje pouzdanosti prijenosa tzv. povratni kanal.
Komunikacijski kanal se smatra danim ako su poznati podaci o poruci na njegovom ulazu, kao i ograničenja koja fizičke karakteristike kanala nameću ulaznim porukama.
Za karakterizaciju komunikacijskih kanala koriste se dva koncepta brzine prijenosa:
1 – tehnička brzina prijenosa, koji karakterizira broj elementarnih signala prenesenih komunikacijskim kanalom u jedinici vremena, ovisi o svojstvima komunikacijskih linija i o brzini opreme kanala:
2 – brzina informacija, što je određeno prosječnom količinom informacija prenesenih komunikacijskim kanalom po jedinici vremena:
Kapacitet kanala je maksimalna brzina prijenosa informacija ovim kanalom, postignuta najnaprednijim metodama prijenosa i prijema.
Predavanje br.8
Usklađivanje fizičkih karakteristika komunikacijskog kanala i signala
Svaki specifičan komunikacijski kanal ima fizičke parametre koji određuju mogućnost prijenosa određenih signala tim kanalom. Bez obzira na specifičnu vrstu i namjenu, svaki kanal se može okarakterizirati s tri glavna parametra:
TK – vrijeme pristupa kanalu [s];
F K – propusnost kanala [Hz];
N K – dopušteni višak signala nad smetnjama u kanalu.
Na temelju ovih karakteristika koristi se integralna karakteristika - glasnoća kanala.
Razmotrite sljedeće slučajeve:
A) 
Da biste procijenili mogućnost prijenosa određenog signala preko određenog kanala, morate povezati karakteristike kanala s odgovarajućim karakteristikama signala:
T C – trajanje signala [s];
F C – frekvencijski pojas (širina spektra) signala [Hz];
H C – razina viška signala nad šumom.
Tada možemo predstaviti koncept jačina signala .
Prijenos informacija odvija se od izvora do primatelja (primatelja) informacija. Izvor informacija može biti bilo što: bilo koji predmet ili pojava žive ili nežive prirode. Proces prijenosa informacija odvija se u određenom materijalnom okruženju koje razdvaja izvor i primatelja informacija, tzv. kanal prijenos informacija. Informacije se prenose kanalom u obliku određenog niza signala, simbola, znakova, koji se nazivaju poruka. Primatelj informacija je objekt koji prima poruku, što rezultira određenim promjenama u njegovom stanju. Sve gore navedeno shematski je prikazano na slici.
Prijenos informacija
Čovjek putem osjetila prima informacije iz svega što ga okružuje: sluha, vida, njuha, dodira, okusa. Čovjek najviše informacija prima putem sluha i vida. Primjetno na uho audio poruke- akustički signali u kontinuiranom mediju (najčešće u zraku). Vizija opaža svjetlosni signali, prijenos slike objekata.
Nije svaka poruka informativna za osobu. Na primjer, poruka na nepoznatom jeziku, iako prenesena osobi, ne sadrži informacije za nju i ne može uzrokovati odgovarajuće promjene u njezinu stanju.
Informacijski kanal može biti prirodne prirode (atmosferski zrak kroz koji se prenose zvučni valovi, sunčeva svjetlost reflektirana od promatranih objekata) ili biti umjetno stvoren. U potonji slučaj govorimo o o tehničkim sredstvima veze.
Sustavi za prijenos tehničkih informacija
Prvo tehničko sredstvo prijenosa informacija na daljinu bio je telegraf koji je 1837. izumio Amerikanac Samuel Morse. 1876. Amerikanac A. Bell izumljuje telefon. Na temelju otkrića njemačkog fizičara Heinricha Hertza Elektromagnetski valovi(1886), A.S. Popov u Rusiji 1895. i gotovo istodobno s njim 1896. G. Marconi u Italiji izumio je radio. Televizija i internet pojavili su se u dvadesetom stoljeću.
Sve navedeno tehničke metode informacijske komunikacije temelje se na prijenosu fizičkog (električnog ili elektromagnetskog) signala na daljinu i podliježu određenim opći zakoni. Proučavanje ovih zakona se provodi teorija komunikacije, koji je nastao 1920-ih. Matematički aparat teorije komunikacije - matematička teorija komunikacije, koji je razvio američki znanstvenik Claude Shannon.
Claude Elwood Shannon (1916–2001), SAD
Claude Shannon predložio je model procesa prijenosa informacija putem tehničkih komunikacijskih kanala, prikazan dijagramom.
Sustav za prijenos tehničkih informacija
Kodiranje se ovdje odnosi na bilo koju transformaciju informacija koje dolaze iz izvora u oblik prikladan za njihov prijenos preko komunikacijskog kanala. Dekodiranje - pretvorba slijeda obrnutog signala.
Djelovanje takve sheme može se objasniti korištenjem poznatog procesa telefonskog razgovora. Izvor informacija je čovjek koji govori. Uređaj za kodiranje je mikrofon telefonske slušalice, uz pomoć kojeg se zvučni valovi (govor) pretvaraju u električne signale. Komunikacijski kanal je telefonska mreža(žice, sklopke telefonskih čvorova kroz koje prolazi signal). Uređaj za dekodiranje je slušalica (slušalica) osobe koja sluša - primatelja informacija. Dođi električni signal pretvara u zvuk.
Moderno računalni sustavi prijenos informacija – računalne mreže rade na istom principu. Postoji postupak kodiranja koji pretvara binarni računalni kod V fizički signal vrsta koja se prenosi preko komunikacijskog kanala. Dekodiranje je inverzna transformacija preneseni signal u računalni kod. Na primjer, prilikom korištenja telefonske linije V računalne mreže Funkcije kodiranja-dekodiranja obavlja uređaj koji se naziva modem.
Kapacitet kanala i brzina prijenosa informacija
Za programere tehnički sustavi prijenos informacija mora riješiti dva međusobno povezana problema: kako osigurati najveća brzina prijenos informacija i kako smanjiti gubitak informacija tijekom prijenosa. Claude Shannon bio je prvi znanstvenik koji se uhvatio u koštac s ovim problemima i stvorio novu znanost za to vrijeme - teorija informacija.
K. Shannon je odredio metodu za mjerenje količine informacija prenesenih komunikacijskim kanalima. Predstavili su koncept kapacitet kanala,kao najveća moguća brzina prijenosa informacija. Ova brzina se mjeri u bitovima po sekundi (također i kilobitima po sekundi, megabitima po sekundi).
Kapacitet komunikacijskog kanala ovisi o njegovoj tehničkoj izvedbi. Na primjer, računalne mreže koriste sljedeća sredstva komunikacije:
telefonske linije,
Priključak električnog kabla,
Komunikacija optičkim kabelom,
Radio komunikacija.
Kapacitet telefonskih linija je desetke, stotine Kbps; Kapacitet svjetlovodnih vodova i radiokomunikacijskih vodova mjeri se desecima i stotinama Mbit/s.
Buka, zaštita od buke
Izraz "buka" odnosi se na razne vrste interference distorting odaslani signal i dovodi do gubitka informacija. Do takvih smetnji prvenstveno dolazi iz tehničkih razloga: loša kvaliteta komunikacijske linije, međusobna nesigurnost različitih tokova informacija koji se prenose istim kanalima. Ponekad u telefonskom razgovoru čujemo buku, pucketanje koje otežava razumijevanje sugovornika ili se na naš razgovor nadovezuje razgovor sasvim drugih ljudi.
Prisutnost buke dovodi do gubitka prenesene informacije. U takvim slučajevima potrebna je zaštita od buke.
Prije svega, tehničke metode se koriste za zaštitu komunikacijskih kanala od buke. Na primjer, korištenje oklopljenog kabela umjesto gole žice; korištenje raznih vrsta filtara koji odvajaju korisni signal od šuma itd.
razvio je Claude Shannon teorija kodiranja, dajući metode za borbu protiv buke. Jedna od važnih ideja ove teorije je da kod koji se prenosi komunikacijskom linijom mora biti blagoglagoljiv. Zbog toga se gubitak dijela informacija tijekom prijenosa može nadoknaditi. Na primjer, ako slabo čujete dok razgovarate telefonom, tada ponavljanjem svake riječi dvaput imate veće šanse da će vas sugovornik ispravno razumjeti.
Međutim, redundancija ne smije biti prevelika. To će dovesti do kašnjenja i većih troškova komunikacije. Teorija kodiranja omogućuje vam da dobijete kod koji je optimalan. U tom će slučaju redundancija prenesenih informacija biti najmanja moguća, a pouzdanost primljenih informacija maksimalna.
U moderni sustavi U digitalnim komunikacijama, sljedeća tehnika se često koristi za borbu protiv gubitka informacija tijekom prijenosa. Cijela poruka podijeljena je na dijelove - paketi. Za svaki paket se izračunava kontrolni zbroj(iznos binarne znamenke), koji se prenosi zajedno s ovim paketom. Na mjestu primanja, kontrolni zbroj se ponovno izračunava primljeni paket i, ako ne odgovara izvornom iznosu, prijenos ovog paketa ponavlja se. To će se događati do početnog i završnog kontrolni zbrojevi neće odgovarati.
S obzirom na prijenos informacija u propedeutičkom i osnovni tečajevi informatike, prije svega o ovoj temi treba govoriti iz pozicije čovjeka kao primatelja informacija. Sposobnost primanja informacija iz okolnog svijeta - najvažniji uvjet ljudsko postojanje. Ljudski osjetilni organi su informativni kanali ljudsko tijelo, koje povezuje osobu sa vanjsko okruženje. Na temelju ovog kriterija informacije se dijele na vizualne, slušne, olfaktorne, taktilne i okusne. Obrazloženje činjenice da okus, miris i dodir daju informaciju osobi je sljedeće: sjećamo se mirisa poznatih predmeta, okusa poznate hrane, a poznate predmete prepoznajemo dodirom. A sadržaj naše memorije su pohranjene informacije.
Učenicima biste trebali reći da u životinjskom svijetu informacijsku ulogu osjetilni organi se razlikuju od ljudskih. Važno informacijska funkcija za životinje obavlja osjetilo mirisa. Koristi se pojačan njuh službenih pasa Agencije za provođenje zakona za traženje kriminalaca, otkrivanje droga itd. Vizualna i zvučna percepcija životinja razlikuje se od ljudske. Na primjer, poznato je da šišmiši čuju ultrazvuk, a mačke vide u mraku (s ljudskog gledišta).
U okviru ove teme učenici bi trebali znati dati konkretni primjeri proces prijenosa informacija, odredite za ove primjere izvor, primatelja informacija, korištene kanale prijenosa informacija.
Pri učenju informatike u srednjoj školi učenike treba upoznati s osnovnim principima teorije tehničkih komunikacija: pojmovima kodiranja, dekodiranja, brzine prijenosa informacija, kapaciteta kanala, buke, zaštite od buke. Ova se pitanja mogu razmatrati u okviru teme “Tehnička sredstva računalnih mreža”.
Komunikacijski kanal je skup tehničkih sredstava za prijenos poruka s jedne točke u prostoru na drugu. Sa stajališta informacijske teorije, fizička struktura kanala je nevažna. Izvor poruke (IS) ima izlaznu abecedu znakova A={A ja },i=1.. n- prosječna količina informacija po izvornom znaku:
Gdje str ja, - vjerojatnost pojavljivanja simbola a ja, na izlazu izvora, simboli izvora se smatraju neovisnima. Komunikacijski kanal ima abecedu znakova B = ( b j },j=1.. m, prosječna količina informacija u jednom simbolu kanala
Gdje q j - vjerojatnost pojavljivanja simbola b ja , u kanalu.
Tehničke karakteristike komunikacijskog kanala su:
tehnička izvedba izvora A - prosječan broj simbola koje izdaje izvor po jedinici vremena;
tehnička propusnost komunikacijskog kanala B - prosječan broj simbola koji se prenosi kanalom po jedinici vremena.
Informacijska karakteristika izvora je informacijska produktivnost. Prema definiciji, informacijska produktivnost je prosječna količina informacija koju proizvede izvor po jedinici vremena.
U kanalu bez smetnji, karakteristike informacija su:
1) brzina prijenosa informacija preko kanala 
2) kapacitet kanala
Gdje ( P) - skup svih mogućih distribucija vjerojatnosti abecednih simbola U kanal. Uzimajući u obzir svojstva entropije
C K = B . trupac 2 m.
U šumnom kanalu, općenito, ulazna i izlazna abeceda se ne podudaraju. Neka
B VH =X=(x 1,x 2,…,x n);
B IZLAZ =Y=(y 1 ,y 2 ,…,y m ).
Ako je simbol poslan na ulaz kanala x Do prepoznat u prijemniku kao g ja I ja K, tada je došlo do pogreške tijekom prijenosa. Svojstva kanala opisana su matricom prijelaznih vjerojatnosti (vjerojatnost primanja simbola na ja , pod uvjetom da se šalje x k):
|| P(yi|xk) ||, k=1..n, i=1..m.
Pošten omjer: 
Prosječna količina informacija po ulaznom simbolu kanala:
str ja =p(x ja )
.
Prosječna količina informacija po izlaznom simbolu kanala:
Informacije koje nosi izlaz kanala o ulazu:
I(Y,X)=H(X)-H Y (X)=H(Y)-H x (Y).
Ovdje Dobro(x) - uvjetna entropija ulaznog simbola kanala pri promatranju izlaznog simbola (nepouzdanost kanala), N x (Y) - uvjetna entropija izlaznog simbola kanala pri promatranju ulaznih simbola (entropija šuma).
Brzina prijenosa informacija preko kanala sa smetnjama:
dI(B)/dt= B I(X,Y).
Kapacitet kanala sa smetnjama:
Gdje (R) - skup svih mogućih distribucija vjerojatnosti ulazne abecede simbola kanala.
Pogledajmo primjer
N 
Odredite kapacitet binarnog simetričnog kanala (kanala s dvosimbolskim ulaznim i izlaznim alfabetima) i jednakim vjerojatnostima pogreške (slika 1), ako su prethodne vjerojatnosti pojavljivanja ulaznih simbola: P(x 1
)=P 1
=P, P(x 2
)=P 2
=1-P.
Riješenje. Prema modelu kanala, uvjetne vjerojatnosti
P(y 1 | x 2 ) = P(y 2 | x 1 ) = P ja ,
P(y 1 | x 1 ) = P(y 2 | x 2 ) = 1-P ja .
Kapacitet kanala - C K = B . max(H(Y)-H(X|Y)). Nađimo entropiju buke:
Prema teoremu množenja: P(g j x ja)=P(x ja)P(g j |x ja), stoga,
P(x 1 g 1 )=P(1-P ja), P(x 2 g 1 )=(1- P)P ja ,P(x 1 g 2 )=PP ja ,P(x 2 g 2 )=(1-P)(1-P ja).
Zamjenom u formulu dobivamo:
Tako, H( Y| x ) ne ovisi o distribuciji ulazne abecede, dakle:
Odredimo entropiju izlaza:
Vjerojatnosti P(g 1 ) I P(g 2 ) dobivamo kako slijedi:
P(g 1 )=P(g 1 x 1 )+P(g 1 x 2 )=P(1-P ja)+(1-P ja)P ja , P(y2)=P(g 2 x 1 )+P(g 2 x 2 )=PP ja +(1-P)(1-P ja).
Variranjem P osiguravamo maksimalnu vrijednost H(Y), jednak 1, dobiva se s jednako vjerojatnim ulaznim simbolima P(g 1 ) I P(g 2 ). Stoga,
Zadatak. Nađite kapacitet kanala s troznakovnom ulaznom i izlaznom abecedom ( x 1 ,x 2 ,x 3 I g 1 ,g 2 ,g 3 prema tome). Intenzitet pojavljivanja simbola na ulazu kanala k = V. 10 znakova/s.
Vjerojatnosti pojavljivanja simbola:
,
,
.
Vjerojatnosti prijenosa simbola kroz komunikacijski kanal:
,
,,
,
,,
,
,.
4. KODIRANJE INFORMACIJA
4.1. Opće informacije Kod se zove:
Pravilo koje opisuje preslikavanje jednog skupa znakova u drugi skup znakova ili u skup riječi bez znakova;
Mnogo je slika koje proizlaze iz takvog prikaza.
U tehničkim kodovima, slova, brojevi i drugi znakovi gotovo su uvijek kodirani u binarne sekvence koje se nazivaju binarne kodne riječi. Mnogi kodovi imaju riječi iste duljine (uniformni kodovi).
Izbor kodova za kodiranje određenih vrsta poruka određen je mnogim čimbenicima:
Pogodnost primanja izvornih poruka od izvora;
Brzina prijenosa poruka kroz komunikacijski kanal;
Količina memorije potrebna za pohranu poruka po danu;
Jednostavnost obrade podataka;
Prikladno dekodiranje poruka od strane primatelja.
Kodirane poruke se prenose komunikacijskim kanalima, pohranjuju u memoriju i obrađuju ih u procesoru. Količine kodiranih podataka su velike, I Stoga je u mnogim slučajevima važno osigurati kodiranje podataka: ", koje karakterizira minimalna duljina rezultirajućih poruka. To je problem kompresije podataka. Postoje dva pristupa kompresiji podataka:
Kompresija na temelju analize statističkih svojstava kodiranih poruka.
Kompresija temeljena na statističkim svojstvima podataka naziva se i teorija ekonomičnog ili učinkovitog kodiranja. Štedljivo kodiranje temelji se na upotrebi kodova s promjenjivom duljinom kodne riječi, na primjer, Shannon-Fano kod, Huffmanov kod /31. Ideja korištenja kodova varijabilne duljine za kompresiju podataka je dodijeliti poruke s većom vjerojatnošću pojavljivanja kombinacijama kodova kraće duljine i, obrnuto, poruke s malom vjerojatnošću pojavljivanja kodirane su riječima veće duljine. Prosječna dužina kodna riječ određuje s.o.:
gdje je /, duljina kodne riječi za kodiranje i-te poruke; str t - vjerojatnost pojavljivanja i -te poruke.
4.2. Zadaci
4.2.1. Iz tablice 4 odaberite dan naknadnog kodiranja izvorne abecede koja sadrži 10 znakova, počevši od N-ro(N- redni broj studenta u dnevniku grupe). Normalizirajte vjerojatnosti simbola.
4.2.2. Normalizirajte onaj odabran u stavku 4.2.1. izvorna abeceda je uniformni binarni kod, Shannon-Fano kod, Huffmanov kod. Za svaku opciju kodiranja izračunajte minimalnu, maksimalnu i prosječnu vrijednost duljine kodne riječi. Analizirajte rezultate.
4.2.3. Izvršiti zadatak 4.2.2. za ternarni kod.
Tablica 4
4.3. Upute za rješavanje pojedinačnih zadataka Za zadatak 4.2.1. Vjerojatnosti se normaliziraju pomoću formule:
/WHO / *Rk " JC=AT
Gdje pi- vjerojatnosti pojavljivanja simbola dane su u tablici 4.
Za zadatak 4.2.2. Pravila za konstruiranje binarnih kodova navedena su u /4.6/.
Za zadatak 4.2.3. Prilikom konstruiranja ternarnog koda, riječi napisane u ternarnom brojevnom sustavu uzimaju se kao kodne riječi. Optimalan ternarni kod konstruira se Huffmanovim postupkom (suboptimalan kod se konstruira Shannon-Fano postupkom). U ovom slučaju, abeceda je podijeljena u tri skupine, prva skupina je dodijeljena "O", druga - "1", treća - "2".
