Interneti satelitor: veçoritë teknike, pajisjet dhe aftësitë.

Internet satelitorështë me interes për përdoruesit kryesisht për shkak të disponueshmërisë së tij kudo. Në fund të fundit, qasja në internet nga një satelit ndihmon kur opsionet e tjera për t'u lidhur me internetin janë joefektive ose nuk janë fare të disponueshme.

Në epokën e internetit të kudondodhur, banorët e qyteteve të mëdha, mungesa e tij duket si një keqkuptim, por çfarë mundësish kanë banorët e shtëpive private dhe të largëta nga qytetet e mëdha? vendbanimet vende? Shumica e ofruesve përfitojnë nga mbulimi i rrjeteve të banimit vetëm në ndërtesa banimi. Është shumë më e vështirë të organizosh një kanal në internet për banorët e "sektorit privat", për të mos përmendur zonat e largëta ku ofruesit nuk ka gjasa të vijnë në të ardhmen e afërt. Sigurisht, ekziston mundësia e hyrjes në Rrjet përmes operatori celular, por me volumin aktual të trafikut është shumë i shtrenjtë.

Një alternativë e denjë për shpejtësinë e ulët dhe të shtrenjtë interneti celular - Internet satelitor. Kohët e fundit, vetëm disa e përdorën atë, por tani kjo mënyrë e hyrjes në ueb është bërë shumë më e aksesueshme.

Mbulimi me internet satelitor

Internet satelitorështë komunikimi përmes një kanali radio që përfshin satelitët artificialë Tokat që nuk janë burime të pavarura ose marrës përfundimtarë të sinjalit, pasi ato janë vetëm përsëritës që ju lejojnë të anashkaloni kufizimin e distancës së komunikimit radio tokësor, për shkak të pabarazisë së relievit të planetit tonë. Kështu, Interneti satelitor është vetëm një mënyrë për të dhënë një sinjal nga një ofrues tokësor te një klient tokësor.

Veçori internet satelitor në atë që përsëritësi është në orbitë, duke rritur automatikisht zonën e mbulimit të sinjalit në disa zona dhe rajone. Duke marrë parasysh edhe koston e tyre, është e mundur të vërtetohet arsyeja pse kjo specie komunikimi nuk është i disponueshëm për askënd. Nje me shume funksion interneti satelitorështë kufizimi i sasisë informacionin e transmetuar. Në fund të fundit, nëse secilit pajtimtar duhet t'i ndahen dy kanale të veçanta (për marrjen dhe transmetimin e të dhënave), atëherë një pajisje e tillë thjesht nuk do të përshtatej në satelit, dhe numri i pajtimtarëve të mundshëm do të ishte jashtëzakonisht i vogël. Për të optimizuar disi kostot, ofruesit përdorin veçoritë e trafikut të Internetit.

Internet asimetrik - satelitor në 50%

Nëse flasim për statistika, atëherë mesatarisht trafiku në hyrje tejkalon atë dalës dhe gjatë projektimit të rrjeteve nisen nga ky faktor, duke siguruar shpejtësi të ndryshme kanalet hyrëse dhe dalëse. Merrni për shembull një kanal ADSL (nga rruga, këtë shkurtim do të thotë "asimetrike" linjë dixhitale”), në të cilin trafiku në hyrje është disa herë më i shpejtë se ai në dalje. Në të njëjtën kohë, përdoruesit ndihen mjaft rehat, dhe ofruesi kursen në burimin e frekuencës. Një teknologji e ngjashme përdoret në organizatë komunikimet satelitore, vetëm këtu operatorët përfitojnë nga mundësia jo vetëm për të ulur shpejtësinë e kanalit të kundërt, por heqje e plotë atë nga sateliti, domethënë transferimi i këtij funksioni në duart e ofruesve tokësorë. Një skemë e tillë quhet kanal asimetrik. Si rregull, një linjë telefonike (linjë fikse ose komunikimet celulare), por këtë rol mund ta luajë edhe një ofrues që punon rrjet lokal ose akses me valë.

Ekziston një stereotip se interneti satelitor është i fokusuar në rajone me infrastrukturë të dobët të zhvilluar; kjo nuk mund të kuptohet si mungesë e plotë e telekomunikacionit si të tillë. Përkundrazi, kjo do të thotë mungesë e ofruesve të mirëfilltë me bazë tokësore tarifat e pranueshme. Gjithashtu, ky opsion ju lejon të rrisni ndjeshëm shpejtësinë e aksesit, nëse, për shembull, qasja në Rrjet është e mundur vetëm përmes një modemi telefonik ose një kanali të ngadalshëm të internetit celular GPRS.

Megjithatë, ka gjithashtu Internet satelitor me dy drejtime, por fenomeni është larg të qenit i përhapur. Ky opsion projektuar kryesisht për ata që kanë nevojë për qasje në internet kur mungesë totale alternativa nga kudo në botë. Kjo zgjidhje nuk varet vërtet nga rrjetet ekzistuese edhe pse ende kërkon energji elektrike për të funksionuar. Por për shkak të kostos së lartë të një kanali të tillë, ai përdoret kryesisht për qëllime pune emergjente, kështu që më shpesh nën Internet satelitorështë pikërisht kanali asimetrik që kombinon sa vijon:

• marrës satelitor për pritje
• shërbimet e një ofruesi tokësor (për shembull, një operator celular) për të dërguar kërkesa dhe të dhëna.

Opsione për organizimin e një kanali të kundërt

Mënyrat për të organizuar kanali i kundërt ka shume. Sigurisht, zgjedhja e teknologjisë duhet të përcaktohet kryesisht nga aftësitë e disponueshme në një të veçantë pikë gjeografike. Mund të jetë jo vetëm një linjë telefonike fikse ose celulare, por edhe disa nga opsionet e aksesit në radio. nuk përjashtohet dhe ofruesi lokal nga " rrjeti i shtëpisë” (për disa arsye, jo e përshtatshme për ju si e vetmja lidhje me Rrjetin Global).

Softueri i ofruar nga operatori i internetit satelitor është përgjegjës për shpërndarjen e saktë të të dhënave (ku të dërgohet kërkesa dhe ku të lexohet informacioni). Pa të punë kompetente kanali asimetrik nuk është i mundur.

Karakteristikat e kanalit asimetrik

Fatkeqësisht, edhe me skema asimetrike për organizimin e aksesit në internet numri i frekuencave për transmetimin e të dhënave nga sateliti është i kufizuar. Kjo do të thotë se është e pamundur t'i sigurohet çdo pajtimtari një kanal të veçantë jo vetëm për marrjen / transmetimin, por edhe thjesht për marrjen e informacionit. Për më tepër, çdo ndarje tjetër e kanalit, për shembull në kohë, gjithashtu nuk është efikase. Prandaj, standardi i Internetit satelitor nënkupton transmetimi i transmetimit të dhëna për të gjithë përdoruesit, që do të thotë se informacioni i marrë nga marrësi përmban jo vetëm faqet që keni kërkuar, por edhe postën e fqinjit tuaj, pjesë të filmit të shkarkueshëm të të afërmit tuaj në një qytet tjetër, madje edhe mesazhe nga një mesazher i një të huaji.

Marrës satelitor deshifron sinjalin satelitor në hyrje në të dhënat e kërkuara të Internetit

Zgjedhja e të dhënave të nevojshme nga kjo masë trajtohet nga marrësi në adresën MAC të terminalit satelitor. Sigurisht, ofruesit e Internetit satelitor përdorin truket e ndryshme në mënyrë që përdoruesit të mos mund të lexojnë informacione që nuk janë të destinuara për ta - për shembull, kanalet janë të koduara duke përdorur algoritme të ndryshme. Por vetë fakti që të dhënat e ndjeshme mund të aksesohen tërheq shumë mashtrues dhe thjesht njerëz kureshtarë. Argëtimi, që konsiston në leximin e të dhënave të njerëzve të tjerë, quhej "peshkimi nga një satelit".

Pajisje për internet satelitor

Më të njohurat për organizimin e Internetit satelitor sot janë Standardet DVB-S dhe DVB-S2 (e dyta është një version i përmirësuar i të parit). Për t'u lidhur me rrjetin përmes satelitit duke përdorur një skemë të zakonshme asimetrike, do t'ju duhet:

• "pjatë" satelitore e diametrit të rekomanduar
• konverteri i sinjalit
• marrës (terminali satelitor i internetit)
• kabllot e nevojshme
• kontratë me një operator satelitor.

Siç thashë më parë, është gjithashtu e nevojshme lidhje alternative në rrjetin "tokësor" dhe softuerin për menaxhimin e paketave të të dhënave.

Antenat satelitore nuk ndryshojnë nga pajisjet për marrjen e televizionit satelitor dixhital, por ndryshojnë ndjeshëm si në çmim ashtu edhe në madhësi me antenat e transmetuesit. Zakonisht operatori internet satelitor, si në rastin e TV satelitor, rekomandon një diametër minimal të caktuar të "gjellës", në varësi të vendndodhjes gjeografike të pajtimtarit (dhe rrjedhimisht fuqisë sinjal satelitor në kushte ideale). Mbrapa informacion të saktë ju duhet të shkoni në faqen e internetit të operatorit. Teorikisht, një pjatë satelitore mund të instalohet në mënyrë të pavarur. Sidoqoftë, më shpesh rekomandohet të kontaktoni specialistë të cilët do ta drejtojnë atë qartë në një satelit të vendosur në orbitë gjeostacionare.

Konvertuesit mund të ndryshojnë nga njëri-tjetri në një numër parametrash (për shembull, nga polarizimi me të cilin punojnë), prandaj, kur zgjidhni, rekomandohet t'i kushtoni vëmendje listave të pajisjeve të mbështetura në faqen e internetit të ofruesit.

Marrësi në formatin e një PCI-borde është futur brenda njësisë së sistemit dhe i siguron përdoruesit trafikun në hyrje nga sateliti dhe televizori satelitor.

Terminali satelitor është një tabelë ndërfaqeje që mund të futet në prizë njësi të sistemit kompjuter (për shembull, nëpërmjet një ndërfaqeje PCI) ose i vendosur në një kasë të jashtme dhe i lidhur me një PC nëpërmjet një porti USB.

Kujdes! Së pari nuk duhet të blini pajisje dhe më pas të kërkoni një ofrues shërbimi satelitor të internetit. Nëse "pllakat" janë pak a shumë universale, atëherë terminalet e aksesit të ofruara operatorë të ndryshëm shpesh janë të papajtueshme. Ofruesi juaj i shërbimit të internetit zakonisht mund t'ju furnizojë me pajisje dhe software, në të cilën është vendosur tashmë cilësimet e veta(kodimi, proxies, etj.).

Kanal komunikimi satelitor me dy drejtime

kanal simetrik

Është e qartë se organizimi i një kanali të dyanshëm do të kërkojë jo vetëm pajisje marrëse, por edhe transmetuese, domethënë një antenë marrëse-transmetuese më të shtrenjtë, një njësi transmetuese (përveç asaj marrëse), si dhe një terminal i veçantë. Përveç kostos së lartë të gjithë kësaj pajisjeje dhe dhënies me qira të kapacitetit satelitor, interneti satelitor i dyanshëm ka disavantazhe të tjera:

• meqenëse të dhënat nga ju dërgohen përmes ajrit, pajisjet transmetuese duhet të regjistrohen siç duhet në agjencitë qeveritare, gjë që mund të zgjasë shumë, por më shpesh ofruesit kujdesen për këtë problem.
• Interneti satelitor i dyanshëm është një mënyrë shumë specifike komunikimi. Duke pasur parasysh kohën që i duhet një sinjali radio për të udhëtuar përmes një sateliti te një ofrues dhe mbrapa, përgjigjet ndaj kërkesave të dërguara mund të mos kthehen në disa milisekonda, siç jemi mësuar me ofruesit tokësorë, por në sekonda. Një vonesë e caktuar është gjithashtu karakteristike për "asimetrike" linjë satelitore, por në këtë rast sinjali udhëton vetëm një herë përgjatë rrugës "të gjatë" (nëpërmjet satelitit). Kur organizohet një vijë simetrike sinjali po vjen përmes satelitit dy herë (një kërkesë për ofruesin dhe një përgjigje ndaj përdoruesit), domethënë, koha e pritjes dyfishohet dhe bëhet e dukshme. Dhe kjo do të thotë se për çdo rrjet Lojra kompjuterike që kërkojnë një përgjigje të shpejtë dhe nuk duhet të mendoni.

A është i shtrenjtë interneti satelitor?

Tradicionalisht, interneti satelitor është i ndryshëm kosto e larte lidhje, sepse abonenti duhet të paguajë pajisje të shtrenjta. Por me popullarizimin e shërbimit, shfaqen gjithnjë e më shumë terminale dhe pjata satelitore të aksesueshme, gjë që na lejon të shpresojmë për ulje çmimesh në të ardhmen e afërt. Kostoja e sotme akses simetrikështë rreth 2-3 dhjetëra mijëra rubla për lidhje dhe konfigurim, si dhe nga 1000 rubla në muaj për trafik ose si tarifë abonimi.

NGA akses asimetrik situata është më e mirë: kostoja e marrjes së pajisjeve është rreth 5000-7000 rubla. Shpenzimet mujore për trafik ose tarifë abonimi mesatarisht, ato variojnë nga 500 rubla për lidhjet pa një prag më të ulët të tarifës së garantuar (CIR) dhe nga 2000 rubla - me një prag të tillë.

Keni nevojë për internet satelitor?

Interneti satelitor mund të jetë mundësia e vetme për t'u lidhur me internetin ku nuk ka rrjet të qëndrueshëm celular ose kabllor. lidhje telefonike. Dhe nëse çmimi i çështjes nuk ju ndalon, ka kuptim t'i kushtoni vëmendje mënyrë simetrike akses. Por ia vlen të merren parasysh disavantazhet e llojeve të komunikimit në internet satelitor. Fatkeqësisht, një qasje e tillë në internet, çuditërisht, nuk është aq e besueshme. Duke marrë parasysh që sinjali udhëton mijëra kilometra drejt satelitit, çdo re e dukshme mund të bëhet pengesë. Për të luftuar këtë, përdorimi i një zone më të madhe pjatë satelitore e cila do të kushtojë më shumë. Një tjetër disavantazh i një lidhjeje të tillë është nevoja për ndihmë specialistike në instalimin dhe konfigurimin e pajisjeve, gjë që kërkon gjithashtu para.

Kanal komunikimi diskret me zhurmë

Ne do të konsiderojmë kanale komunikimi diskrete pa memorie.

Kanal pa memorie Një kanal quhet një kanal në të cilin çdo simbol sinjal i transmetuar ndikohet nga interferenca, pavarësisht se cilat sinjale janë transmetuar më parë. Kjo do të thotë, ndërhyrja nuk krijon lidhje shtesë korrelative midis simboleve. Emri "pa memorie" do të thotë që gjatë transmetimit të radhës, kanali duket se nuk i kujton rezultatet e transmetimeve të mëparshme.

Në prani të ndërhyrjes, sasia mesatare e informacionit në simbolin e mesazhit të marrë është Y, në lidhje me të transmetuarit - X barazohet me:

Për karakterin e mesazhit X T kohëzgjatja T, që përbëhet nga n simbolet elementare sasia mesatare e informacionit në simbolin e mesazhit të marrë - Y T në lidhje me të transferuarit X T barazohet me:

Unë (Y T , X T ) = H(X T ) - H(X T /Y T ) = H(Y T ) - H(Y T /X T ) = n , në të cilën çdo simbol transmetohet gjatë T s sek. Për këtë kanal

Lëreni entropinë e ndonjë burimi X, e matur në sekonda, është H(X) pak. Atëherë vlen teorema e mëposhtme.

Teorema 7.6.1. Teorema e kodimit të kanalit(teorema e Shanonit).

Për burimin X me shpejtësi R = H(X)/ T S [bps] dhe R < С ka një kod. me ndihmën e të cilave informacioni burimor X mund të transmetohet në një kanal komunikimi me një kapacitet C 1 [bps] me një probabilitet të vogël gabimi arbitrarisht.

* Teorema e kodimit është e vlefshme jo vetëm për kanale diskrete, është gjithashtu e vërtetë gjatë transferimit mesazhe diskrete në kanale të vazhdueshme. Shënim. përkth.

Vërtetimi i teoremës së kodimit për një kanal (shih, për shembull, ) është mjaft i ndërlikuar dhe është përtej qëllimit të këtij libri, kështu që ne kufizojmë veten këtu në vërejtjet e mëposhtme.

Vërtetimi i teoremës së kodimit përfshin përdorimin kode të rastësishme me gjatësi të pafundme dhe një dekoder me gjasë maksimale që siguron probabilitetin minimal të gabimit. Prova nuk përdor asnjë zgjidhje konstruktive. Ai përdor vetëm vetitë statistikore dhe kalimet kufitare për kodet e bllokut me gjatësi blloku që priret në pafundësi. Prova nuk jep asnjë tregues të ndërtimit të kodeve optimale.

Teorema e kodimit përcakton gjithashtu një kufi të sipërm në shpejtësinë e bitit R.*

Kur vërtetojmë teoremën, ne prezantojmë vlerësimin eksponencial R 0 , e cila mund të përdoret për të vlerësuar shkallën teknikisht të arritshme të transferimit të të dhënave .

* Këtu nevojitet një sqarim. Ekziston një teoremë e kodimit të anasjelltë, e cila thotë këtë. çfarë në R> C nuk ka asnjë metodë kodimi që lejon që informacioni të transmetohet me një probabilitet të vogël gabimi arbitrarisht. Shënim. përkth.

Kapitulli 8

Kapitulli 2 e përcakton entropinë si një masë të pasigurisë së burimit. Supozohej se entropia matet me anë të eksperimenteve të rastësishme. Në këtë kapitull, ne do të aplikojmë një qasje të ngjashme për burimet e vazhdueshme.

Oriz. 8.1. Sinjali i burimit të vazhdueshëm.

Në vend të burimeve me një alfabet të fundëm simbolesh, ne do të shqyrtojmë burimet prodhimi i të cilave është sinjale të vazhdueshme. Një shembull i sinjaleve të tilla është tensioni që ndryshon nga koha në kanalet telefonike, etj. Figura 8.1 tregon një burim të vazhdueshëm X, prodhimi i të cilit është, sinjal analog x(t), që është një funksion i rastësishëm i kohës t. Ne do të marrim parasysh vlerat x(t) në një kohë të caktuar si eksperimente të rastësishme që mbartin disa informacione rreth burimit X.

8.1. Entropia diferenciale

Figura 8.2 tregon dy burime të vazhdueshme X Dhe Y, lidhur me një kanal (i ngjashëm me Fig. 7.4). Këtu, në vend të probabiliteteve, ka funksione të densitetit të shpërndarjes së probabilitetit të ndryshoreve stokastike.

Përdorimi i variablave stokastikë dhe funksionet e densitetit të shpërndarjes së probabilitetit të tyre na lejon të prezantojmë konceptin e informacionit, entropisë, entropisë së kushtëzuar dhe reciproke për dy burime të vazhdueshme, në analogji me burime diskrete.

Oriz. 8.2. Dy burime të vazhdueshme pa memorie të lidhura nga një kanal.

Konvertimi i një burimi të vazhdueshëm X të diskreteve. Për ta bërë këtë, ne kuantizojmë vlerat e daljes analoge të burimit me një hap Δ (Fig. 8.3).

Oriz. 8.3. Dixhitalizimi i një burimi të vazhdueshëm me një interval kuantizimi Δ në momentet e vëzhgimit t 0 , t 1 etj.

Përveç kësaj, siç bëhet zakonisht në teorinë e informacionit, le të diskretizojmë burimin, por kohën. Si rezultat, ne marrim një sekuencë të ndryshoreve stokastike.Në tabelën 7.2, ne përcaktojmë informacionin e ndërsjellë të simboleve x i, Dhe y j , ku x i - vlera e simbolit të daljes në moment t m , a x j - në atë kohë t n

Informacioni i ndërsjellë mund të interpretohet si një pasiguri "e hequr" (e humbur) e goditjes së një ndryshoreje X P në interval , kur dihet se ndryshorja X T i përket intervalit ose anasjelltas. Ne do të shqyrtojmë funksionin e densitetit të probabilitetit funksion të vazhdueshëm. Pastaj, duke vendosur gjerësinë e intervalit të kuantizimit në zero, marrim

ato. një rezultat analog me shprehjen e informacionit të ndërsjellë për burime diskrete. informacionin e transmetuar mund të përkufizohet si pritshmëri matematikore

Komentoni.Këtu, për të përafruar shënimin e këtij kapitulli me rezultatet e tabelës 7.2, në vend të X T të përdoruraX, por në vend të kësajY n - Y.

Informacioni burimor përcaktohet bazuar në arsyetime të ngjashme

Në ndryshim nga shprehja (8.3) për informacionin e ndërsjellë, një term shfaqet në (8.4), i cili varet nga intervali i kuantizimit Δ.

Në , vlera gjithashtu tenton në pafundësi. Si rezultat, shprehja për gjithashtu tenton në ∞. Kjo nuk është për t'u habitur, pasi me një ulje të hapit të kuantizimit, rritet numri i ngjarjeve individuale (simbolet e alfabetit burimor) dhe, për rrjedhojë, rritet edhe pasiguria e burimit.

Vlera nuk varet nga burimi dhe është krejtësisht i papërshtatshëm për përshkrimin e tij, prandaj, duket krejt e natyrshme të përdoret vetëm funksioni i densitetit të probabilitetit të burimit të vazhdueshëm. Kështu, kalojmë në përkufizimin tjetër.

Informacioni mesatar i një burimi të vazhdueshëm, i ashtuquajturi Entropia diferenciale, përcaktuar si

Para së gjithash, vërejmë se një përkufizim i tillë arbitrar i entropisë diferenciale konfirmon përshtatshmërinë e tij me faktin se raportet e entropisë për burime diskrete rezultojnë të jenë të vlefshme edhe për rastin e burimeve dhe kanaleve të vazhdueshme. Në veçanti, marrëdhëniet (7.39) - (7.42) vlejnë për burimet e vazhdueshme.

Kështu, entropia diferenciale e një burimi të vazhdueshëm varet vetëm nga funksioni i densitetit të shpërndarjes së probabilitetit, i cili në rast i përgjithshëmështë një vlerë e pafundme, prandaj shtrojmë pyetjen se sa e madhe mund të jetë vlera e entropisë diferenciale. Para së gjithash, vërejmë se karakteristikat e procesit stokastik janë dy sasi: vlera mesatare që merr ndryshorja stokastike (që ka vetinë e linearitetit) μ dhe devijimi standard i ndryshores stokastike σ .

Vlera mesatare ose pritshmëria matematikore μ nuk ka ndikim në entropinë diferenciale. Me rritjen σ , rritet pasiguria e burimit, çka sjell edhe rritjen e entropisë diferenciale. Për këtë arsye, krahasimi funksione të ndryshme dendësia e shpërndarjes së probabilitetit në lidhje me entropitë që korrespondojnë me to, ka kuptim të prodhohen në të njëjtën kohë σ .

Komentoni.NË teknologjia e informacionit marrë si parametër fillestarσ 2 - dispersion, i cili përcakton fuqinë mesatare të procesit stokastik[ 10]. Është e qartë se me rritjen e fuqisë së transmetuesit rritet sasia e informacionit të transmetuar dhe anasjelltas me rritjen e fuqisë së zhurmës rritet edhe pasiguria, d.m.th. më pak informacion transmetohet për njësi të kohës.

Nga teoria e informacionit rezulton se entropia diferenciale arrin maksimumin e saj me një shpërndarje probabiliteti Gaussian.

Teorema 8.1.1. Për një dispersion të caktuar σ 2 , entropia diferenciale maksimale ka një burim me Shpërndarja Gaussian probabilitetet, për më tepër.

Shembull: Entropia diferenciale e një burimi Gaussian.

Nga (8.5) rezulton se entropia diferenciale e një burimi Gaussian është e barabartë me

Shprehje në kllapa katrore mund të zbërthehet në dy integrale. Kështu, më në fund kemi

Shembujt numerikë për tre shpërndarjet më të zakonshme janë dhënë në tabelën 8.1.

Tabela 8.1. Një shembull i entropisë diferenciale.

Shembull: Telefonia.

Dobia praktike e rezultateve të mësipërme mund të tregohet qartë duke vlerësuar arritjet e shpejtësisë së transferimit të informacionit (në bit) në dixhital. linjat telefonike. Moderne metoda standarde transmetim dixhital fjalimi (PCM logaritmike) kërkon koston prej 8 bitësh për të koduar një kampion, me një shpejtësi kampionimi prej 8 kHz. Kështu, shpejtësia e të folurit është 64 kbps.

Bazuar në shpërndarjen uniforme të probabiliteteve në intervalin [-1,1], ne marrim në mënyrë empirike σ 2 = 1/3. Kështu, entropia diferenciale për numërim është

Meqenëse mostrat merren në një frekuencë prej 8 kHz, marrim se shpejtësia e kërkuar e të folurit është 8 kbps. Gjatë vlerësimit të entropisë, ne nuk kemi marrë parasysh lidhjet midis mostrave fqinje (memoria burimore) dhe. prandaj, entropia diferenciale reale e burimit të të folurit do të jetë edhe më e vogël. Në të vërtetë, ne e dimë atë algoritme moderne kodimi i të folurit lejon transmetimin sinjali i të folurit me një shpejtësi prej rreth 8 kbps me një cilësi të krahasueshme me PCM standarde.

Një kanal simetrik binar (shkurtuar si DSC) përcaktohet nga diagrami i probabilitetit të tranzicionit të paraqitur në Fig. 1. Hyrja e kanalit merr sinjale binare, për shembull 0 dhe 1. Për secilën nga këto hyrje, ekziston një probabilitet që ky sinjal të jetë marrë saktë dhe një probabilitet që ai të jetë marrë gabim.

Oriz. 1. Kanal binar simetrik.

Shakaxhiu i keq që fut gabime në transmetim është shumë i thjeshtë: ai nuk ka memorie dhe "keqinterpreton" personazhet në mënyrë të rastësishme dhe të pavarur nga njëri-tjetri. Veprimet e tij janë shkatërruese, por nuk ka keqdashje të vetëdijshme tek ai dhe aktiviteti i tij është i qëndrueshëm, sipas të paktën, në kuptimin statistikor.

Skema abstrakte e transferimit të informacionit me të cilën do të merremi në këtë mënyrë është paraqitur në Fig. 2. Hyrja e koduesit merr një sekuencë të gjatë binare x,

i përbërë nga karakteret 0 dhe 1, të cilat do t'i quajmë sekuencë informacioni. Kjo sekuencë mund të jetë krejtësisht arbitrare. Ne duam që ai të riprodhohet me saktësi në daljen e dekoderit me një probabilitet arbitrar afër një. Enkoderi dhe dekoderi jane te lidhur vetem nga nje kanal simetrik binar per te cilin dihet probabiliteti i tranzicionit

Në këtë situatë, koduesi është i kufizuar në mënyrë të qartë në çfarë operacionesh mund të kryejë. Natyra e DSC është e tillë që lejon kalimin vetëm të sekuencave binare.

Oriz. 2. Transferimi i informacionit mbi një kanal binar simetrik.

Por koduesi mund të konvertojë sekuencën x në hyrjen e saj në një sekuencë më të gjatë në daljen e saj. Kështu, sekuenca futet në kanal dhe versioni i tij i shtrembëruar y futet në hyrjen e pajisjes dekoduese. Detyra e pajisjes dekoduese, duke pasur parasysh probabilitetin e njohur të kalimit të kanalit të sekuencës së shtrembëruar y të marrë në hyrje të kësaj pajisjeje dhe metodës së kodimit që specifikon transformimin, është të marrë një vendim në lidhje me sekuencën e informacionit x të marrë në prodhimi i koduesit.

Për një DSC të caktuar, detyra e kodimit është të përcaktojë një grup rregullash me të cilat çdo sekuencë informacioni x kodohet në një sekuencë në mënyrë që dekoderi të mund të rindërtojë x në një mënyrë unike dhe me një probabilitet të vogël gabimi arbitrarisht, pavarësisht nga shtrembërimet që ndodhin. në kanal. Ne jemi të interesuar jo vetëm për

për të treguar se si koduesi nga x gjeneron s (problemi i kodimit), por edhe për të treguar se si dekoderi merr x nga y (problemi i dekodimit).

Ekziston të paktën një e thjeshtë dhe zgjidhje e dukshme të kësaj detyre: përsërisni çdo karakter të sekuencës x herë. Për shembull, sekuenca e informacionit

për do të përputhet me sekuencën e transmetuar

Ne do ta deshifrojmë y sipas rregullit të shumicës. Nëse ose më shumë karaktere në çdo bllok karakteresh janë 1, atëherë dekoderi do të printojë karakterin 1, përndryshe, karakterin 0. Nëse atëherë është e qartë se në dalje të dekoderit do të priret në 0.

Mënyra klasike për të reduktuar probabilitetin e gabimit në transmetimin e informacionit numerik në përkthim në gjuhën DSC është se, së pari, duhet të zvogëlohet probabiliteti i tranzicionit, d.m.th., të ndërtohet kanali më i mirë. Nëse në ndonjë fazë përmirësim të mëtejshëm kanali rezulton të jetë joekonomik ose teknikisht i pamundur, atëherë transmetimi përsëritet aq herë sa është e nevojshme në mënyrë që probabiliteti i gabimit që rezulton të bjerë nën një kufi që kënaq projektuesin. Vështirësia e lidhur me qasjen klasike është se kur ky kufi i probabilitetit të gabimit i afrohet zeros, atëherë kanali bëhet në mënyrë disproporcionale i shtrenjtë ose të ardhurat nga përdorimi i tij bëhen në mënyrë disproporcionale të ulëta. Me fjalë të tjera, këtu përsëri përballemi me faktin se përsosmëria zakonisht ka një kosto.

Në veprën kryesore të Shannon mbi teorinë e informacionit, dy teorema të përgjithshme të cilat janë në kundërshtim të qartë me pritshmëritë tona.

1. Për një kanal të caktuar, është e mundur, me ndihmën e një kodimi të zgjedhur siç duhet, të transmetohet me një probabilitet gabimi më të vogël se çdo paraprakisht. vlerë të caktuar, nëse shpejtësia e transferimit të informacionit nuk kalon një kufi të caktuar, i njohur si gjerësia e brezit të kanalit C.

2. Në të kundërt, për shpejtësi transferimi informacioni më të mëdha se C, është e pamundur të transmetohet me një probabilitet gabimi arbitrarisht të vogël.

Në rastin e një kanali simetrik binar, është e përshtatshme të referohet shpejtësia e transferimit të informacionit në një karakteri i transmetuar, jo në një njësi të kohës. Kur të gjitha sekuencat e mundshme x në hyrje janë njësoj të mundshme, shpejtësia e transferimit të informacionit përcaktohet nga raporti

Grafiku i probabiliteteve të tranzicionit për një kanal të tillë mund të paraqitet në Fig. nëntë.

Le të përcaktojmë C:

Oriz. 9. Grafiku i probabiliteteve të kalimit të një kanali komunikimi simetrik K-ary.

Kanal me fshirje

Kanal me fshirje

Në rastin e përgjithshëm, një kanal me fshirje është një kanal i tillë komunikimi në të cilin është e mundur të merret në dalje më shumë simbolet sesa në hyrje për shkak të përdorimit të pajisjeve të zbulimit me shumë pragje personazhe individuale(Më shpesh përdoren pajisje me dy pragje).

Konsideroni një kanal komunikimi simetrik binar me fshirje.

Oriz. 10 Grafiku i probabiliteteve të kalimit të një kanali simetrik binar me fshirje

q- probabiliteti pritje korrekte;
p0– probabiliteti i marrjes së gabuar të një simboli;
PCështë probabiliteti i marrjes së një karakteri të fshirë;
y3- simboli i fshirjes.

Nëse UС> UP2, atëherë simboli “1” është fiksuar.
Nëse UC< UП1 , atëherë simboli “0” është i fiksuar.
Nëse UP1Ј UCЈ UP2, atëherë fiksohet karakteri i fshirjes.

Dy lloje gabimesh mund të ndodhin në një kanal komunikimi: gabimet e transformimit dhe gabimet e fshirjes.

Gabimi i transformimit ndodh me probabilitet fq 0i për kanal binar Lidhja fizikisht nënkupton shndërrimin e "0" në "1" ose "1" në "0".

Gabimi i fshirjes ndodh me probabilitetin PC. Kuptohet si marrja në vend e "1" ose "0" e ndonjë karakteri të tretë (karakter fshirjeje), që tregon pozicionin e karakterit të shtrembëruar.

Për një kanal komunikimi simetrik binar, gabimet e transformimit dhe fshirjes nuk varen nga vlera e simbolit të transmetuar.

Për një kanal me fshirje, relacioni

fq 0+ pC+ q = 1.

Le të përcaktojmë shkallën e transferimit të informacionit në një kanal të tillë komunikimi.

c=B[H(Y) – H(Y/X)];

maksimumi H[Y] ofrohet në fq(x 1) =p(x 2) = 0,5.

Probabilitet i barabartë për të marrë një simbol yi zhvillohet nën kushtin e probabilitetit të barabartë të transmetimit xi e cila është e nevojshme por ende jo e mjaftueshme.

Ne do të supozojmë se fq(x1) =p(x2) = 0.5. Atëherë entropia e marrësit do të jetë maksimale.

Për shkak të simetrisë

Më në fund, mund të shkruani

Le të kontrollojmë korrektësinë e formulës së marrë për disa raste të veçanta tashmë të njohura.

1. pC=0

· pC = 0, p 0= 0 (kanal komunikimi binar simetrik pa fshirje); c=B.

· PC№ 0, f 0= 0 ; ky rast ilustron situatën kur nuk ka ndërhyrje në kanalin e komunikimit dhe aplikohet fshirja. Në këtë rast, shkalla e transferimit të informacionit zvogëlohet për shkak të aplikimit të fshirjes;

PC№ 0, f 0№ 0 ; në këtë situatë, kanali i komunikimit mund të jetë më "i shpejtë" vetëm nëse plotësohen disa kushte, të cilat do të diskutohen më poshtë.

Le të përmbledhim atë që është thënë për gabimet që ndodhin në kanalin e komunikimit.

Në një kanal komunikimi "normal", vetëm një lloj gabimi është i mundur: një simbol i një vlere konvertohet në një simbol të një vlere tjetër (d.m.th., ai transformohet). Një gabim i tillë quhet gabim transformimi.

Në një kanal komunikimi me fshirje, gabimet e dy llojeve janë të mundshme: transformimi dhe fshirja, kur personazhet nuk hyjnë në njëri-tjetrin, por në simbolin e fshirjes.

Është më e lehtë të korrigjohet një gabim i llojit të fshirjes, pasi pozicioni i tij në sinjal dihet. Pozicioni i personazhit të transformuar është i papërcaktuar, megjithëse nëse do të dihej, mund ta korrigjohej menjëherë. Praktika ka treguar se përpjekjet kryesore në korrigjimin e mesazheve të kodit të pranuara janë shpenzuar në gjetjen e pozicioneve të simboleve të transformuara.

Opsioni ideal, nga pikëpamja e shpejtësisë së kërkimit të pozicioneve të shtrembëruara, është prania e gabimeve vetëm të llojit të fshirjes.

Të gjitha rezultatet mund të përgjithësohen në k-ar kanal komunikimi me fshirje, në të cilin në hyrje ka k karaktere, dhe dalja është (2 k – 1).