Folosind resursele de pe Internet, găsiți răspunsuri la întrebări:

Exercitiul 1

1. Care este procesul de transfer al informațiilor?

Transferul de informații- procesul fizic prin care se realizează mişcarea informaţiei in spatiu. Am notat informațiile pe disc și le-am transferat într-o altă cameră. Acest proces caracterizată prin prezența următoarelor componente:

2. Schema generala transmiterea de informații

3. Enumerați canalele de comunicare cunoscute de dvs

Legătură(ing. canal, linie de date) - sistem mijloace tehniceși un mediu de semnalizare pentru transmiterea mesajelor (nu doar a datelor) de la sursă la destinație (și invers). Canalul de comunicare, înțeles în sens restrâns ( calea de comunicare), reprezintă numai mediu fizic propagarea semnalului, de exemplu linie fizică comunicare.

După tipul de mediu de distribuție, canalele de comunicare sunt împărțite în:

4. Ce sunt telecomunicațiile și telecomunicațiile computerizate?

Telecomunicatii(greacă tele - în depărtare, departe și latină communicatio - comunicare) este transmiterea și recepția oricărei informații (sunet, imagine, date, text) la distanță prin diferite sisteme electromagnetice (cabluri și canale de fibră optică, canale radio). și altele cu fir și canale wireless comunicare).

Rețea de telecomunicații este un sistem de mijloace tehnice prin care se desfășoară telecomunicațiile.

Rețelele de telecomunicații includ:
1. Rețele de calculatoare (pentru transmiterea datelor)
2. Rețele de telefonie (transmisie informații vocale)
3. Rețele radio (transmisie de informații vocale - servicii de difuzare)
4. Rețele de televiziune(transmisie voce și imagini - servicii de difuzare)

Telecomunicații computerizate- telecomunicații, ale căror dispozitive terminale sunt calculatoarele.

Transferul de informații de la un computer la un computer se numește comunicare sincronă, iar printr-un computer intermediar, care permite acumularea și transmiterea mesajelor către computerele personale la cererea utilizatorului, se numește asincron.

Telecomunicațiile computerizate încep să prindă rădăcini în educație. În învățământul superior, acestea sunt utilizate pentru a coordona cercetarea științifică, schimbul operațional de informații între participanții la proiect, învățământul la distanță și consultări. În sistemul de învățământ școlar - pentru a crește eficacitatea activităților independente ale elevilor asociate cu diferite tipuri de muncă creativă, inclusiv activități educaționale, bazate pe utilizarea pe scară largă a metodelor de cercetare, acces liber la baze de date, schimb de informații cu parteneri atât din țară, cât și din străinătate.

5. Care este lățimea de bandă a canalului de transmitere a informațiilor?
Lățimea de bandă - caracteristica metrică care arată raportul dintre numărul limită de unități care trec (informații, obiecte, volum) pe unitatea de timp printr-un canal, sistem, nod.
În informatică, definiția lățimii de bandă este de obicei aplicată unui canal de comunicare și este definită număr maxim informații transmise/primite pe unitatea de timp.
Lățimea de bandă este unul dintre cei mai importanți factori din punctul de vedere al utilizatorilor. Este estimat prin cantitatea de date pe care rețeaua le poate transfera la limita pe unitatea de timp de la un dispozitiv conectat la acesta la altul.

Viteza transferului de informații depinde în mare măsură de viteza de creare a acesteia (performanța sursei), de metodele de codificare și decodare. Cea mai mare rată posibilă de transfer de informații într-un canal dat se numește lățime de bandă. Lățimea de bandă a canalului, prin definiție, este rata de transfer de informații atunci când se utilizează „cea mai bună” (optimă) sursă, codificator și decodor pentru un canal dat, prin urmare, caracterizează doar canalul.

Transfer de informații despre canal cu feedback decisiv

munca de absolvent

1.2.1 Metode de transmitere a informaţiei prin canale de comunicaţie

Transferul de informații cu repetare (acumulare). Această metodă de transmisie este utilizată pentru a crește fiabilitatea în absența unui canal invers, deși nu există restricții fundamentale privind utilizarea sa chiar și în prezența părere... Aceasta este uneori clasificată drept recepție de mesaje stivuite. Esența metodei constă în transmiterea de mai multe ori a aceluiași mesaj, stocarea mesajelor primite, compararea acestora element cu element și alcătuirea unui mesaj, incluzând elementele selectate „de majoritate”. Să presupunem că același cuvânt de cod 1010101 este transmis de trei ori. În toate cele trei transmisii, acesta a fost interferat și a fost corupt:

Receptorul compară trei simboluri primite bit cu bit și pune acele simboluri (sub linie), numărul cărora predomină în cifra dată.

Există o altă metodă de transfer de informații cu acumulare, în care nu se face o comparație simbol cu ​​simbol, ci o comparație a întregii combinații în ansamblu. Această metodă este mai ușor de implementat, dar produce rezultate mai slabe.

Astfel, imunitatea ridicată la zgomot a metodei de transmitere a informațiilor cu repetiție (acumulare) se bazează pe faptul că semnalul și interferențele din canal nu depind unul de celălalt și se modifică în funcție de diferite legi (semnalul este periodic, iar interferența este aleatorie), prin urmare, combinația repetată în fiecare transmisie, deoarece în general va fi distorsionată în moduri diferite. Ca urmare, la recepție, acumularea, adică însumarea semnalului, crește proporțional cu numărul de repetări, în timp ce cantitatea de interferență crește conform unei legi diferite. Dacă presupunem că interferența și semnalul sunt independente, atunci pătratele medii sunt însumate și pătratul mediu al sumei crește proporțional cu gradul I. Prin urmare, cu n repetări, raportul semnal-zgomot crește cu un factor de n, iar acest lucru se întâmplă fără a crește puterea semnalului. Totuși, acest lucru se realizează în detrimentul complicării echipamentului și al creșterii timpului de transmisie sau a lățimii de bandă în cazul în care semnalul este transmis la mai multe frecvențe simultan în timp. În plus, cu erori dependente și explozii de erori, imunitatea la zgomot a sistemului scade.

Transfer de informații cu feedback. Este asigurată imunitatea la interferență a transmisiei fără feedback (PBOS). în următoarele moduri: codare anti-blocare, transmisie repetitivă, transmisie simultană pe mai multe canale paralele. În PBOS, se folosesc de obicei coduri de corectare a erorilor, ceea ce este asociat cu o redundanță ridicată și complexitate a echipamentului. Transmisia de feedback (PIC) elimină în mare măsură aceste dezavantaje, deoarece permite utilizarea unor coduri mai puțin imune la zgomot, care, de regulă, au mai puțină redundanță. În special, pot fi utilizate coduri de detectare a erorilor. Avantajul canalului de întoarcere este, de asemenea, capacitatea de a monitoriza performanța obiectului care primește informații.

Cu PIC, este introdus conceptul de canal direct, i.e. canal de la emițător la receptor, de exemplu, un semnal de comandă este transmis de la punctul de control (CP) la punctul controlat (CP). În acest caz, canalul de întoarcere va fi transmiterea unui mesaj de la panoul de control către unitatea de control despre primirea semnalului de comandă, iar pe canalul de întoarcere se poate transmite atât un mesaj doar că semnalul a fost primit la intrarea panoului de control (în acest caz, este monitorizată doar trecerea semnalului prin canalul de comunicație) și informații despre executarea completă a comenzii. Feedback-ul este, de asemenea, posibil, oferind informații despre trecerea în fază a semnalului de comandă de-a lungul căii de recepție.

Considera anumite tipuri transmisie cu feedback.

Transfer cu feedback informațional (IOS). Dacă mesajul este transmis sub forma unui cod fără interferențe, atunci în codificator codul dat poate fi convertit în anti-blocare. Cu toate acestea, deoarece acest lucru nu este de obicei necesar, codificatorul este un registru pentru conversia codului paralel simplu în serial. Concomitent cu transmiterea de canal direct mesajul este stocat într-un dispozitiv de stocare de pe emițător (Fig. 1.1a). La punctul controlat, mesajul primit este decodat și stocat, de asemenea, în dispozitivul de stocare. Cu toate acestea, mesajul nu este transmis imediat destinatarului: mai întâi, ajunge prin canalul de întoarcere la punctul de control. În schema de comparație a PU se face o comparație mesaj primit cu cele transmise. Dacă mesajele se potrivesc, atunci se generează semnalul „Confirmare” și se transmit mesajele ulterioare (uneori, înainte ca următorul mesaj să fie trimis la centrul de control, este trimis mai întâi semnalul „Confirmare” că mesajul anterior a fost primit corect și informațiile poate fi transmis destinatarului de pe unitate). Dacă mesajele nu se potrivesc, ceea ce indică o eroare, este generat semnalul „Ștergere”. Acest semnal blochează cheia pentru a opri transmiterea următorului mesaj și este trimis către panoul de control pentru a distruge mesajul înregistrat în unitate. După aceea, panoul de control repetă transmiterea mesajului înregistrat în unitate.

Figura 1.1a. Metoda de transfer de informații din IOS.

În sistemele cu ITS, rolul principal revine părții de transmisie, deoarece determină prezența unei erori, receptorul informează emițătorul doar despre ce mesaj a primit. Sunt diferite opțiuni transmisie de la IOS. Deci, există sisteme cu IOS, în care transmiterea semnalelor are loc continuu și se oprește numai atunci când este detectată o eroare: emițătorul trimite semnalul „Șterge” și repetă transmisia. Sistemele cu ITS, în care toate informațiile transmise către panoul de control sunt transmise prin canalul invers, se numesc sisteme cu feedback de releu. În unele sisteme cu IOS, nu se transmit toate informațiile, ci doar unele informații caracteristice despre acestea (chitanțele). De exemplu, simbolurile informaționale sunt transmise pe canalul înainte, iar simbolurile de control sunt transmise pe canalul invers, care vor fi comparate la transmițător cu simbolurile de control pre-înregistrate. Există o opțiune în care, după verificarea mesajului primit pe canalul de întoarcere și detectarea unei erori, emițătorul poate fie să o repete (duplica mesajul), fie să trimită Informații suplimentare necesare pentru corectare (informații corective). Numărul de repetări poate fi limitat sau nelimitat.

Canalul de întoarcere este utilizat pentru a determina dacă retransmiterea informațiilor este necesară. În sistemele cu ITS, o creștere a fiabilității transmisiei se realizează prin repetarea informațiilor numai în prezența unei erori, în timp ce în sistemele fără feedback (în timpul transmisiei cu acumulare), repetarea se realizează indiferent de distorsiunea mesajului. Prin urmare, în sistemele cu IOS, redundanța informațiilor este mult mai mică decât în ​​sistemele cu PBOS: este minimă în absența distorsiunilor și crește în cazul erorilor. În sistemele cu ITS, calitatea canalului de retur nu ar trebui să fie calitate mai proasta direct pentru a evita distorsiunile, care pot crește numărul de repetări.

Transmisia de feedback decisiv (POC). Mesajul transmis de la emițător prin canalul direct este recepționat la receptor (Fig. 1.1b), unde este stocat și verificat în dispozitivul de decodare (decodor). Dacă nu există erori, atunci mesajul este trimis de pe dispozitivul de stocare către destinatarul informațiilor, iar prin canalul de întoarcere este trimis un semnal către transmițător pentru a continua transmisia (semnal de continuare). Dacă este detectată o eroare, decodorul emite un semnal care șterge informațiile din unitate. Destinatarul nu primește mesajul, dar prin canalul de întoarcere, emițătorul primește un semnal pentru a cere din nou sau a retransmite transmisia (un semnal pentru a repeta sau a cere din nou). La emițător, semnalul de repetiție (numit uneori semnal decisiv) este alocat de către receptorul semnalelor de decizie, iar dispozitivul de comutare deconectează intrarea codificatorului de la sursa de informații și o conectează la dispozitivul de stocare, ceea ce permite mesajului transmis să fi repetat. Repetarea mesajului poate apărea de mai multe ori înainte ca acesta să fie primit corect.

Fig.1.1b. Metoda de transfer de informații din ROS.

La transmiterea de la POC, eroarea este determinată de receptor. Pentru aceasta mesaj transmis trebuie codificat cu un cod anti-bruiaj obligatoriu, care permite receptorului să selecteze combinația permisă (mesajul) dintre cele nerezolvate. Aceasta înseamnă că transmisia de la POC se realizează cu redundanță. Fidelitatea transmisiei în sistemele POC este determinată de alegerea codului și de protecția semnalelor de decizie de repetare și continuare. Acesta din urmă nu prezintă dificultăți deosebite, deoarece aceste semnale poartă o unitate binară de informații și pot fi transmise printr-un cod suficient de rezistent la zgomot.

Sistemele cu POC, sau sistemele cu cerere repetată, sunt subdivizate în sisteme cu așteptare pentru un semnal de decizie și sisteme cu transfer continuu de informații.

În sistemele cu așteptare, transmiterea unui nou cuvânt de cod sau repetarea celui transmis are loc numai după ce semnalul de solicitare ajunge la emițător.

În sistemele cu transmisie continuă, informațiile sunt transmise continuu fără a aștepta un semnal de solicitare. În același timp, viteza de transmisie este mai mare decât în ​​sistemele cu așteptare. Cu toate acestea, după ce este detectată o eroare, un semnal de re-cerere este trimis pe canalul invers, iar în timpul sosirii la transmițător, un mesaj nou va fi deja transmis de la acesta din urmă. Prin urmare, sistemele cu transmisie continuă trebuie să fie complicate de blocarea corespunzătoare a receptorului astfel încât acesta să nu primească informații după detectarea unei erori.

Pentru a compara eficiența unui sistem în buclă deschisă, care utilizează codul Hamming cu o singură corectare a erorilor, și a unui sistem cu POC, folosind un cod simplu, este introdus conceptul de factor de eficiență. Acest factor ia în considerare reducerea probabilității de recepție eronată și costul realizării acesteia, câștigul în protecția împotriva erorilor (dacă sunt utilizate aceste coduri), reducerea relativă a ratei de transmisie și redundanța circuitului asociată cu utilizarea diferitelor coduri. . Comparația finală a arătat că, spre deosebire de sistemul fără feedback, care utilizează un cod complex, sistemul cu POC oferă un câștig de 5,1 ori. Eficiența ridicată a sistemelor POC a asigurat utilizarea lor pe scară largă.

Analiza comparativă a fiabilității transmisiei sistemelor cu IOS și ROS a arătat că:

1) sistemele cu IOS și ROS oferă aceeași fiabilitate a transmisiei cu același consum total de energie de semnal în direct și canale de întoarcere cu condiția ca aceste canale să fie echilibrate și să aibă același nivel de interferență;

2) sistemele cu ITS oferă o fidelitate de transmisie mai mare decât sistemele cu ROS cu interferență relativ slabă în canalul de retur spre deosebire de cel înainte. În absența interferenței în canalul de întoarcere, sistemele cu IOS asigură transmiterea de mesaje fără erori pe canalul principal;

3) la interferență puternicăîn canalul de retur, o fiabilitate mai mare este asigurată de sistemele cu POC;

4) cu rafale de erori în canalele înainte și invers, sistemele cu IOS oferă o fiabilitate mai mare.

1.1 Informații acustice Informațiile de vorbire (acustice) protejate includ informații care sunt proprietare și care fac obiectul protecției în conformitate cu cerințele documentelor sau cerințelor legale...

Protecția informațiilor acustice (vorbirii) împotriva scurgerilor de către canale tehnice

Protecția informațiilor acustice (vorbirii) împotriva scurgerilor prin canale tehnice

Generatoare de zgomot spațial Generatorul de zgomot GROM-ZI-4 este proiectat pentru a proteja spațiile de scurgeri de informații și pentru a preveni îndepărtarea informațiilor din calculatoare personaleși local retele de calculatoare bazat pe PC...

Metode de securitate a informațiilor

Metode de protejare a informațiilor în rețelele de telecomunicații

O amenințare este de obicei identificată fie cu natura (tipul, metoda) unui efect destabilizator asupra informațiilor, fie cu consecințele (rezultatele) unui astfel de impact. Cu toate acestea, acest tip de termeni pot avea multe interpretări...

Metode de colectare și prelucrare semnale digitale

Transmitere de date - transferul fizic de date (bitstream digital) sub formă de semnale de la un punct la altul sau de la un punct la mai multe puncte prin intermediul telecomunicațiilor printr-un canal de transmisie de date, de obicei...

Modelarea obiectului de protecție

3.1 Scurgeri de informații prin constructia unei cladiriși sisteme de inginerie Pentru a asigura protecția spațiilor de această amenințare, poate fi folosit ca metodă de protecție pasivă (materiale fonoabsorbante) ...

Determinarea compoziției sistemului de transmitere a informațiilor

Semnalul de la ieșirea echipamentului PTI este, de regulă, un semnal sub formă de cod de impuls, al cărui spectru de frecvență în caz general fără sfârşit...

Organizarea lucrărilor de construcție a unei linii de comunicații prin fibră optică (FOCL)

Posibilitatea de a transmite informații prin linii de fibră optică a apărut datorită transferului teoriei cuantice a luminii la propagarea acesteia în medii omogene transparente...

3.1 Analiza de fezabilitate a transferului informații confidențiale prin canale de comunicare cuantică Când se trece de la semnale, unde informația este codificată de impulsuri care conțin mii de fotoni, la semnale, unde numărul mediu de fotoni este...

Transferul de informații prin canale de comunicare cuantică

Un exemplu de protocol de corectare a erorilor este o tehnică de corectare a erorilor în care un bloc de date care trebuie convenit între utilizatori este tratat ca bloc informativ ceva cod...

Design si implementare software sistem integrat prezența la vot

O cale de comunicare este o cale de comunicare care începe cu sursa de informatie, trece prin toate etapele de codare și modulare, transmițător, canal fizic...

Proiectarea unui sistem de transmisie prin fibră optică cu lățime de bandă sporită

Dezvoltarea telecomunicațiilor se desfășoară într-un ritm accelerat. Modern tehnologii digitale transmisii de date, care includ ATM, Releu cadru, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH și WDM. Mai mult, tehnologii precum ATM, ISDN, PCM, PDH...

Calculul fiabilității liniei de comunicații optice atmosferice

Acest capitol discută tehnologia rețelei de comunicații laser, precum și avantajele acesteia, cum ar fi rentabilitatea; costuri de operare reduse; randament ridicat și calitate comunicare digitală...

Canal de comunicare se numeste ansamblu de mijloace tehnice si mediu fizic capabil sa transmita semnale transmise, care asigura transferul mesajelor de la sursa informatiei catre destinatar.

Canalele sunt de obicei împărțite în continue și discrete.

În cel mai general caz, orice canal discret include unul continuu ca componentă. Dacă influența factorilor de interferență asupra transmiterii mesajelor în canal poate fi neglijată, atunci un astfel de canal idealizat se numește canal fără interferențe ... Într-un astfel de canal, fiecare mesaj de intrare a fost asociat în mod unic cu un anumit mesaj de ieșire și invers. Dacă influența interferenței în canal nu poate fi neglijată, atunci când se analizează caracteristicile mesajelor transmise pe un astfel de canal, modele care caracterizează funcționarea canalului în prezența interferențelor.

Sub model de canal se înțelege descrierea matematică a canalului, permițând calcularea sau evaluarea caracteristicilor acestuia, pe baza cărora sunt investigate metode de construire a sistemelor de comunicație fără a efectua cercetări experimentale.

Se numește canalul în care probabilitățile de identificare a primului semnal cu al doilea și al doilea cu primul sunt aceleași simetric .

Canalul, alfabetul semnalelor la intrarea căruia diferă de alfabetul semnalelor la ieșire se numește canal cu ștergere.

Canalul de transmitere a mesajului de la sursă la receptor, completat de un canal invers, servește la creșterea fiabilității transmisiei se numește canal cu feedback.

Un canal de comunicare este considerat specificat dacă sunt cunoscute datele de pe mesajul la intrarea acestuia, precum și restricțiile care sunt impuse mesajelor de intrare de caracteristicile fizice ale canalelor.

Pentru a caracteriza canalele de comunicare, sunt utilizate două concepte de viteză de transmisie:

1 – viteza de transmisie tehnica, care se caracterizează prin numărul de semnale elementare transmise pe canalul de comunicație pe unitatea de timp, depinde de proprietățile liniilor de comunicație și de viteza echipamentului de canal:

2 – viteza de informare, care este determinată de cantitatea medie de informații transmise pe canalul de comunicare pe unitatea de timp:

Lățime de bandă de canal se numeste viteza maxima de transmitere a informatiilor pe acest canal, realizata cu cele mai perfecte metode de transmisie si receptie.

Cursul numărul 8

Coordonarea caracteristicilor fizice ale canalului de comunicație și ale semnalului

Fiecare canal de comunicare specific are parametri fizici care determină capacitatea de a transmite anumite semnale prin acest canal. Indiferent de tipul și scopul specific, fiecare canal poate fi caracterizat prin trei parametri principali:

Т К - timpul de acces canal [s];

F K - lățimea de bandă a canalului [Hz];

Н К - excesul permis de semnal peste zgomotul din canal.

Pe baza acestor caracteristici, se utilizează o caracteristică integrală - volumul canalului.

Luați în considerare următoarele cazuri:

A)

Pentru a evalua posibilitatea de a transmite un anumit semnal pe un anumit canal, este necesar să se coreleze caracteristicile canalului cu caracteristicile corespunzătoare ale semnalului:

T C - durata semnalului [s];

F C - banda de frecvență (lățimea spectrului) a semnalului [Hz];

H C - nivelul de exces al semnalului față de interferență.

Apoi putem introduce conceptul volumul semnalului .

Transferul de informații are loc de la sursa la destinatarul (destinatarul) informațiilor. Sursă informația poate fi orice: orice obiect sau fenomen de natură animată sau neînsuflețită. Procesul de transfer al informației are loc într-un anumit mediu material care separă sursa și destinatarul informației, care se numește canal transmiterea de informații. Informațiile sunt transmise prin canal sub forma unei secvențe de semnale, simboluri, semne, care sunt numite mesaj. Destinatar informația este un obiect care primește un mesaj, în urma căruia apar anumite modificări ale stării sale. Toate cele de mai sus sunt prezentate schematic în figură.

Transferul de informații

O persoană primește informații din tot ceea ce o înconjoară prin simțuri: auz, văz, miros, atingere, gust. O persoană primește cea mai mare cantitate de informații prin auz și vedere. Percepute după ureche mesaje audio- semnale acustice într-un mediu continuu (cel mai adesea în aer). Viziunea percepe semnale luminoase transferul imaginii obiectelor.

Nu orice mesaj este informativ pentru o persoană. De exemplu, deși un mesaj într-o limbă de neînțeles este transmis unei persoane, acesta nu conține informații pentru aceasta și nu poate provoca schimbări adecvate în starea sa.

Canalul de informare poate fi fie natural (aerul atmosferic, prin care sunt transportate undele sonore, lumina soarelui reflectată de obiectele observate), fie poate fi creat artificial. V acest din urmă caz este vorba despre mijloacele tehnice de comunicare.

Sisteme de transmitere a informațiilor tehnice

Primul mijloc tehnic de transmitere a informațiilor la distanță a fost telegraful, inventat în 1837 de americanul Samuel Morse. În 1876, americanul A. Bell inventează telefonul. Bazat pe descoperirea fizicianului german Heinrich Hertz undele electromagnetice(1886), A.S. Popov în Rusia în 1895 și aproape simultan cu el în 1896 de G. Marconi în Italia, a fost inventat radioul. Televiziunea și internetul au apărut în secolul al XX-lea.

Toate listate modalități tehnice comunicare informaţională se bazează pe transmiterea unui semnal fizic (electric sau electromagnetic) la distanță și se supun unora legi generale... Studiul acestor legi este implicat teoria comunicării, care a apărut în anii 1920. Aparatul matematic al teoriei comunicării - teoria comunicării matematice, a fost dezvoltat de omul de știință american Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916-2001), SUA

Claude Shannon a propus un model al procesului de transfer al informației prin canalele tehnice de comunicare, prezentat prin diagramă.

Sistem de transmitere a informațiilor tehnice

Codarea înseamnă aici orice transformare a informațiilor care provin dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia printr-un canal de comunicare. Decodare - transformarea inversă a secvenței semnalului.

Funcționarea unei astfel de scheme poate fi explicată folosind procesul familiar de a vorbi la telefon. Sursa de informare este om vorbitor... Codificatorul este un microfon al receptorului telefonic, cu ajutorul căruia undele sonore (vorbirea) sunt convertite în semnale electrice. Canalul de comunicare este reteaua telefonica(fire, comutatoare ale nodurilor telefonice prin care trece semnalul). Dispozitivul de decodare este un receptor telefonic (auricular) al persoanei care ascultă - receptorul de informații. Vino semnal electric se transformă în sunet.

Modern sisteme informatice transmiterea de informații – rețelele de calculatoare funcționează pe același principiu. Există un proces de codificare care convertește binarul codul computerului v semnal fizic de tipul care se transmite prin canalul de comunicare. Decodarea este transformare inversă semnalul transmis într-un cod de calculator. De exemplu, când se utilizează linii telefonice v retele de calculatoare funcţiile de codificare-decodare sunt realizate de un dispozitiv numit modem.

Lățimea de bandă a canalului și rata de transfer de informații

Pentru dezvoltatori sisteme tehnice transmiterea informaţiei trebuie să rezolve două sarcini interdependente: cum se asigură viteza cea mai mare transmiterea de informații și modul de reducere a pierderii de informații în timpul transmiterii. Claude Shannon a fost primul om de știință care a abordat aceste probleme și a creat o nouă știință pentru acea vreme - teoria informaţiei.

K. Shannon a definit o metodă de măsurare a cantității de informații transmise prin canalele de comunicare. El a introdus conceptul Lățime de bandă de canal,ca viteza maxima posibila de transfer de informatii. Această viteză este măsurată în biți pe secundă (precum și kilobiți pe secundă, megabiți pe secundă).

Lățimea de bandă a unui canal de comunicație depinde de implementarea sa tehnică. De exemplu, următoarele mijloace de comunicare sunt utilizate în rețelele de calculatoare:

linii telefonice,

Comunicatie prin cablu electric,

Comunicație prin cablu cu fibră optică,

Comunicare radio.

Debitul liniilor telefonice este de zeci, sute de Kbit/s; debitul liniilor de fibră optică și al liniilor de comunicație radio este măsurat în zeci și sute de Mbit/s.

Zgomot, protecție împotriva zgomotului

Termenul „zgomot” se referă la tipuri diferite interferența denaturată semnal transmisși ducând la pierderea de informații. O astfel de interferență se datorează în primul rând unor motive tehnice: calitate proastă linii de comunicație, nesiguranță unul față de celălalt a diferitelor fluxuri de informații transmise pe aceleași canale. Uneori, vorbind la telefon, auzim zgomot, trosnet, interferând cu înțelegerea interlocutorului sau conversația cu oameni complet diferiți este suprapusă conversației noastre.

Zgomotul duce la pierderi informatii transmise... În astfel de cazuri, este necesară protecția împotriva zgomotului.

În primul rând, metodele tehnice sunt folosite pentru a proteja canalele de comunicare de efectele zgomotului. De exemplu, folosind cablu ecranat în loc de sârmă goală; utilizarea diferitelor tipuri de filtre care separă semnalul util de zgomot etc.

Claude Shannon a fost proiectat teoria codificarii oferind metode de tratare a zgomotului. Una dintre ideile importante ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicare ar trebui să fie redundant... Datorită acestui fapt, pierderea unei anumite părți a informațiilor în timpul transmisiei poate fi compensată. De exemplu, dacă sunteți greu de auzit în timp ce vorbiți la telefon, atunci repetând fiecare cuvânt de două ori, aveți șanse mai mari ca cealaltă persoană să vă înțeleagă corect.

Cu toate acestea, nu puteți face redundanța prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la costuri mai mari de comunicare. Teoria codării vă permite să obțineți un cod optim. În acest caz, redundanța informațiilor transmise va fi minimă posibilă, iar fiabilitatea informațiilor primite va fi maximă.

V sisteme moderne comunicare digitală pentru combaterea pierderii de informații în timpul transmisiei, se folosește adesea următoarea tehnică. Întregul mesaj este împărțit în bucăți - pachete... Pentru fiecare pachet, se calculează verifica suma(sumă cifre binare) care este trimis împreună cu acest pachet. Suma de control este recalculată la punctul de primire pachet acceptat iar daca nu se potriveste cu suma initiala, transferul acest pachet se repetă. Aceasta va continua până la inițial și final sume de control nu se va potrivi.

Având în vedere transmiterea informaţiei în propedeutică şi cursuri de bază informatica, in primul rand, acest subiect ar trebui discutat din perspectiva unei persoane ca destinatar de informatii. Capacitatea de a primi informații din lumea exterioară - conditie esentiala existența umană. Simțurile umane sunt canale de informare corpul uman, cu care comunică o persoană Mediul extern... Pe această bază, informațiile sunt împărțite în vizuale, sonore, olfactive, tactile, gustative. Motivul pentru faptul că gustul, mirosul și atingerea transportă informații către o persoană este următorul: ne amintim mirosurile obiectelor familiare, gustul alimentelor familiare și recunoaștem obiectele familiare prin atingere. Iar conținutul memoriei noastre este informații stocate.

Elevilor ar trebui să li se spună asta în lumea animalelor rol informational organele de simț sunt diferite de cele umane. Un important funcția de informare pentru animale realizează simțul mirosului. Se folosește simțul mirosului crescut al câinilor de serviciu aplicarea legii pentru căutarea criminalilor, detectarea drogurilor etc. Percepția vizuală și sonoră a animalelor este diferită de cea umană. De exemplu, se știe că liliecii aud ultrasunetele, în timp ce pisicile văd în întuneric (din perspectivă umană).

În cadrul acestui subiect, studenții ar trebui să fie capabili să conducă exemple concrete proces de transmitere a informaţiei, pentru a determina pentru aceste exemple sursa, receptorul informaţiei, canalele utilizate de transmitere a informaţiei.

Când studiază informatica în liceu, elevii ar trebui să fie introduși în prevederile de bază ale teoriei tehnice a comunicării: conceptele de codare, decodare, rata de transfer de informații, lățime de bandă a canalului, zgomot, protecție împotriva zgomotului. Aceste întrebări pot fi luate în considerare în cadrul temei „Mijloace tehnice ale rețelelor de calculatoare”.

Un canal de comunicare este o colecție de mijloace tehnice pentru transmiterea mesajelor dintr-un punct în spațiu în altul. Din punctul de vedere al teoriei informației, structura fizică a canalului este nesemnificativă. Sursa mesajului (IS) are un alfabet de ieșire de caractere A={A i },i =1.. n - cantitatea de informații pe simbol sursă în medie:

Unde p i, este probabilitatea apariției simbolului A i, la ieșirea sursei, simbolurile sursei sunt considerate independente. Canalul de comunicare are un alfabet de simboluri B = ( b j },j =1.. m, cantitatea medie de informații într-un simbol de canal

Unde q j - probabilitatea apariţiei simbolului b i , în canal.

Caracteristicile tehnice ale canalului de comunicare sunt:

sursa performanta tehnica  A - numărul mediu de caractere emise de sursă pe unitatea de timp;

lăţimea de bandă tehnică a canalului de comunicaţie  B - numărul mediu de simboluri transmise pe canal pe unitatea de timp.

Caracteristica informațională a unei surse este productivitatea informațională. Prin definiție, performanța informației este cantitatea medie de informații produsă de o sursă pe unitatea de timp.

Într-un canal fără interferențe, caracteristicile informațiilor sunt:

1) viteza de transfer de informații pe canal

2) lățimea de bandă a canalului

Unde ( P) este mulțimea tuturor distribuțiilor de probabilitate posibile ale simbolurilor alfabetului V canal. Ținând cont de proprietățile entropiei

C K =  B. busteni 2 m.

Într-un canal zgomotos, în cazul general, alfabetele de intrare și de ieșire nu coincid. Lasa

B IN = X = (x 1, x 2, ..., x n);

B OUT = Y = (y 1, y 2, ..., y m).

Dacă caracterul trimis la canalul de intrare este NS La recunoscut în receptor ca y iși i K, apoi a apărut o eroare în timpul transmiterii. Proprietățile canalului sunt descrise de o matrice de probabilități de tranziție (probabilitatea de a primi un simbol la i , cu condiția că a trimis NS k):

|| P (yi | xk) ||, k = 1..n, i = 1..m.

Raportul este corect:

Cantitatea medie de informații pe simbolul unui canal de intrare:

p i = p (x i ) .

Cantitatea medie de informații pe simbolul canalului de ieșire:

Informații transmise de ieșirea canalului despre intrare:

I (Y, X) = H (X) -H Y (X) = H (Y) -H X (Y).

Aici Bine(NS) - entropia condiționată a simbolului canalului de intrare la observarea simbolului de ieșire (nesiguranța canalului), N NS (Y) - entropia condiționată a simbolului canalului de ieșire la observarea simbolurilor de intrare (entropia de zgomot).

Rata de transfer de informații pe un canal zgomotos:

dI (B) / dt = B I (X, Y).

Lățimea de bandă a unui canal zgomotos:

Unde (R) - setul tuturor distribuțiilor de probabilitate posibile ale alfabetului canalului de intrare.

Să luăm în considerare un exemplu

N Găsiți lățimea de bandă a unui canal binar simetric (un canal cu alfabete de intrare și ieșire de două caractere) și aceleași probabilități de eroare (Fig. 1), dacă probabilitățile anterioare de apariție a caracterelor de intrare sunt: P (x 1 ) = P 1 = P, P (x 2 ) = P 2 = 1-P.

Soluţie. Conform modelului de canal, probabilitățile condiționate

P (y 1 | X 2 ) = P (y 2 | X 1 ) = P i ,

P (y 1 | X 1 ) = P (y 2 | X 2 ) = 1-P i .

Lățime de bandă de canal - C K =  B . max (H (Y) -H (X | Y)). Să aflăm entropia zgomotului:

Prin teorema înmulțirii: P(y j X i)=P(X i)P(y j | x i), prin urmare,

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).

Înlocuind în formulă, obținem:

Prin urmare, H ( Y| X ) nu depinde de distribuția alfabetului de intrare, prin urmare:

Să definim entropia rezultatului:

Probabilități P(y 1 ) și P(y 2 ) obținem după cum urmează:

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).

Variind P, ne asigurăm că valoarea maximă H(Y) egal cu 1 se obține pentru simbolurile de intrare echiprobabile P(y 1 ) și P(y 2 ). Prin urmare,

Sarcină... Găsiți lățimea de bandă a unui canal cu alfabete de intrare și ieșire de trei caractere ( X 1 ,X 2 ,X 3 și y 1 ,y 2 ,y 3 respectiv). Intensitatea apariției simbolurilor la intrarea canalului k = V... 10 caractere/sec.

Probabilitățile de apariție a simbolurilor:

,
, .

Probabilitățile de transmitere a simbolurilor prin canalul de comunicare:

,
,,

,
,,

,
,.

4. CODIFICAREA INFORMAȚIILOR

4.1. Informații generale Codul se numește:

O regulă care descrie maparea de la un set de caractere la un alt set de caractere sau la un set de cuvinte fără caractere;

Setul de imagini rezultate dintr-o astfel de cartografiere.

În codurile tehnice, literele, numerele și alte caractere sunt aproape întotdeauna codificate în secvențe binare numite cuvinte de cod binare. Multe coduri au cuvinte de aceeași lungime (coduri uniforme).

Alegerea codurilor pentru codificarea anumitor tipuri de mesaje este determinată de mulți factori:

Comoditatea obținerii mesajelor originale de la sursă;

Viteza de transmitere a mesajelor prin canalul de comunicare;

Cantitatea de memorie necesară pentru ziua stocării mesajelor;

Comoditatea procesării datelor;

Comoditatea decodării mesajelor de către receptor.

Mesajele codificate sunt transmise prin canale de comunicație, stocate în memorie, procesate de procesor. Volumele de date codificate sunt mari, și prin urmare, în multe cazuri este important să se furnizeze o rată de codificare a datelor: „., care se caracterizează prin lungimea minimă a mesajelor primite. Aceasta este o problemă de comprimare a datelor. Există două abordări pentru compresia datelor:

Compresie bazată pe analiza proprietăților statistice ale mesajelor codificate.

Comprimarea bazată pe proprietățile statistice ale datelor este denumită și teorie de codificare slabă sau eficientă. Codarea economică se bazează pe utilizarea codurilor cu lungime variabilă a cuvintelor de cod, de exemplu, codul Shannon-Fano, codul Huffman /31. Ideea de a folosi coduri de lungime variabilă pentru comprimarea datelor este că este mai probabil ca mesajele să pară să se potrivească cu cuvinte de cod mai scurte și, dimpotrivă, este mai puțin probabil ca mesajele să fie codificate în cuvinte de lungime mai mare. Lungime medie cuvânt cod determinat de s.o .:

unde /, este lungimea cuvântului de cod pentru codificarea i-lea mesaj; p t - probabilitatea de apariție a i-lea mesaj.

4.2. Sarcini

4.2.1. Din tabelul 4, selectați ziua codificării ulterioare a alfabetului original care conține 10 caractere, începând cu N-ro (N - numărul de ordine al elevului în jurnalul grupei). Normalizați probabilitățile simbolurilor.

4.2.2. Normalizați-l pe cel selectat la p.4.2.1. alfabet original cu cod binar uniform, cod Shannon-Fano, cod Huffman. Pentru fiecare opțiune de codare, calculați valoarea minimă, maximă și medie a lungimii cuvântului de cod. Analizați rezultatele.

4.2.3. Finalizați sarcina 4.2.2. pentru codul ternar.

Tabelul 4

4.3. Instrucțiuni pentru îndeplinirea sarcinilor individuale La sarcina 4.2.1. Probabilitățile sunt normalizate după formula:

/ CARE / * Pk " JC = AT

Unde Pi - probabilitățile de apariție a simbolurilor sunt date în tabelul 4.

La sarcina 4.2.2. Regulile pentru construirea codurilor binare sunt descrise în / 4,6 /.

La sarcina 4.2.3. La construirea unui cod ternar, cuvintele scrise într-un sistem numeric ternar sunt luate drept cuvinte de cod. Un cod ternar optim este construit folosind procedura Huffman (un cod suboptimal este construit folosind procedura Shannon-Fano). În acest caz, alfabetul este împărțit în trei grupuri, primului grup i se atribuie „O”, al doilea - „1”, al treilea - „2”.