طرح انتقال اطلاعات کانال انتقال اطلاعات سرعت انتقال اطلاعات

سه نوع وجود دارد فرآیندهای اطلاعاتی: ذخیره سازی، انتقال، پردازش.

ذخیره سازی داده ها:

· حامل های اطلاعات.

· انواع حافظه.

· ذخیره سازی اطلاعات.

· ویژگی های اساسی ذخیره سازی اطلاعات.

مفاهیم زیر با ذخیره سازی اطلاعات مرتبط هستند: رسانه ذخیره سازی اطلاعات (حافظه)، حافظه داخلی، حافظه خارجی، ذخیره سازی اطلاعات.

رسانه ذخیره سازی یک رسانه فیزیکی است که به طور مستقیم اطلاعات را ذخیره می کند. حافظه انسان را می توان نامید رم. دانش حفظ شده توسط شخص فوراً تولید می شود. ما همچنین می توانیم حافظه خود را صدا کنیم حافظه داخلیاز آنجایی که حامل آن - مغز - درون ماست.

تمام انواع دیگر حامل های اطلاعات را می توان خارجی (در رابطه با یک شخص) نامید: چوب، پاپیروس، کاغذ و غیره. مخزن اطلاعات، اطلاعاتی است که به روشی خاص بر روی رسانه های خارجی سازماندهی شده و برای ذخیره سازی طولانی مدت و استفاده دائمی در نظر گرفته شده است (به عنوان مثال، آرشیو اسناد، کتابخانه ها، کابینت های پرونده). واحد اطلاعات اصلی مخزن یک سند فیزیکی خاص است: یک پرسشنامه، یک کتاب و غیره سازماندهی مخزن به معنای وجود یک ساختار خاص است، یعنی. نظم، طبقه بندی اسناد ذخیره شده برای سهولت کار با آنها. ویژگی های اصلی یک مخزن اطلاعات: حجم اطلاعات ذخیره شده، قابلیت اطمینان ذخیره سازی، زمان دسترسی (یعنی زمان جستجوی اطلاعات لازم)، در دسترس بودن حفاظت از اطلاعات.

اطلاعات ذخیره شده در دستگاه ها حافظه کامپیوتر، معمولا داده نامیده می شود. ذخیره سازی اطلاعات سازماندهی شده در دستگاه ها حافظه خارجیمعمولاً رایانه ها را پایگاه داده و بانک داده می نامند.

پردازش داده ها:

· طرح کلیفرآیند پردازش اطلاعات

· بیانیه وظیفه پردازش.

· مجری پردازش.

· الگوریتم پردازش.

· وظایف معمول پردازش اطلاعات.

طرح پردازش اطلاعات:

اطلاعات اولیه – انجام دهنده پردازش – اطلاعات نهایی.

در فرآیند پردازش اطلاعات، یک مشکل اطلاعاتی مشخص حل می شود که ابتدا می توان آن را به شکل سنتی مطرح کرد: مجموعه خاصی از داده های اولیه داده می شود، و برخی از نتایج مورد نیاز است. فرآیند انتقال از داده منبع به نتیجه، فرآیند پردازش است. شی یا موضوعی که پردازش را انجام می دهد، انجام دهنده پردازش نامیده می شود.

برای انجام موفقیت آمیز پردازش اطلاعات، مجری (شخص یا دستگاه) باید الگوریتم پردازش را بداند. توالی اقداماتی که باید برای رسیدن به نتیجه مطلوب انجام شود.

دو نوع پردازش اطلاعات وجود دارد. پردازش نوع اول: پردازش همراه با به دست آوردن اطلاعات جدید، محتوای دانش جدید (حل مسائل ریاضی، تجزیه و تحلیل موقعیت و غیره). نوع دوم پردازش: پردازش همراه با تغییر فرم، اما عدم تغییر محتوا (به عنوان مثال، ترجمه متن از یک زبان به زبان دیگر).

یک نوع مهم پردازش اطلاعات کدگذاری است - تبدیل اطلاعات به شکل نمادین مناسب برای ذخیره، انتقال و پردازش آن. کدگذاری به طور فعال در ابزارهای فنی کار با اطلاعات (تلگراف، رادیو، رایانه) استفاده می شود. نوع دیگری از پردازش اطلاعات، ساختاردهی داده ها است (ورود نظم خاصی به ذخیره سازی اطلاعات، طبقه بندی، فهرست بندی داده ها).

نوع دیگری از پردازش اطلاعات، جستجو در برخی از ذخیره سازی اطلاعات برای داده های ضروری است که شرایط خاص جستجو (پرس و جو) را برآورده می کند. الگوریتم جستجو به نحوه سازماندهی اطلاعات بستگی دارد.

انتقال اطلاعات:

· منبع و گیرنده اطلاعات.

· کانال های اطلاع رسانی.

· نقش حواس در فرآیند ادراک انسان از اطلاعات.

· ساختار سیستم های فنیارتباطات

· رمزگذاری و رمزگشایی چیست.

· مفهوم نویز. تکنیک های حفاظت از نویز

· سرعت انتقال اطلاعات و ظرفیت کانال.

طرح انتقال اطلاعات:

منبع اطلاعات – کانال اطلاع رسانی – گیرنده اطلاعات.

اطلاعات در قالب دنباله ای از سیگنال ها و نمادها ارائه و منتقل می شود. از منبع به گیرنده، پیام از طریق برخی رسانه های مادی منتقل می شود. اگر از ابزارهای فنی ارتباطی در فرآیند انتقال استفاده شود، به آنها کانال های انتقال اطلاعات (کانال های اطلاعات) می گویند. اینها شامل تلفن، رادیو، تلویزیون است. اندام های حسی انسان نقش کانال های اطلاعات بیولوژیکی را بازی می کنند.

فرآیند انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی از طرح زیر پیروی می کند (طبق گفته شانون):

اصطلاح "نویز" به انواع مختلف تداخل اشاره دارد که سیگنال ارسالی را مخدوش می کند و منجر به از دست دادن اطلاعات می شود. چنین تداخلی، اول از همه، به دلایل فنی ایجاد می شود: کیفیت ضعیف خطوط ارتباطی، ناامنی جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه از یکدیگر منتقل می شوند. برای محافظت در برابر نویز استفاده می شود راه های مختلفبه عنوان مثال، استفاده از انواع فیلترها که سیگنال مفید را از نویز جدا می کند.

کلود شانون تئوری کدگذاری خاصی را ایجاد کرد که روش هایی را برای مقابله با نویز ارائه می دهد. یکی از ایده های مهم این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید اضافی باشد. به همین دلیل، از دست دادن بخشی از اطلاعات در حین انتقال قابل جبران است. با این حال، افزونگی نباید خیلی زیاد باشد. این امر منجر به تاخیر و افزایش هزینه های ارتباطی می شود.

هنگام بحث در مورد موضوع اندازه گیری سرعت انتقال اطلاعات، می توانید از تکنیک قیاس استفاده کنید. آنالوگ فرآیند پمپاژ آب از طریق لوله های آب است. در اینجا کانال انتقال آب لوله است. شدت (سرعت) این فرآیند با مصرف آب مشخص می شود، یعنی. تعداد لیترهای پمپ شده در واحد زمان در فرآیند انتقال اطلاعات، کانال ها خطوط ارتباطی فنی هستند. با قیاس با منبع آب، می توانیم در مورد جریان اطلاعاتی که از طریق کانال ها منتقل می شود صحبت کنیم. سرعت انتقال اطلاعات، حجم اطلاعات پیام ارسال شده در واحد زمان است. بنابراین واحدهای اندازه گیری سرعت جریان اطلاعات: بیت/ثانیه، بایت/ثانیه و غیره کانال انتقال فرآیند اطلاعات

مفهوم دیگر - ظرفیت کانال های اطلاعات - را می توان با استفاده از یک قیاس "لوله کشی" توضیح داد. با افزایش فشار می توانید جریان آب را از طریق لوله ها افزایش دهید. اما این مسیر بی پایان نیست. اگر فشار خیلی زیاد باشد، ممکن است لوله پاره شود. بنابراین حداکثر جریان آب که می توان آن را توان عملیاتی سیستم تامین آب نامید. خطوط ارتباطی اطلاعات فنی نیز محدودیت سرعت انتقال داده مشابهی دارند. دلایل این امر نیز فیزیکی است.

1. طبقه بندی و ویژگی های کانال ارتباطی
ارتباط دادن مجموعه ای از وسایل طراحی شده برای انتقال سیگنال ها (پیام ها) است.
برای تجزیه و تحلیل فرآیندهای اطلاعاتی در یک کانال ارتباطی، می توانید از نمودار تعمیم یافته آن که در شکل 1 نشان داده شده است استفاده کنید. 1.

هوش مصنوعی

در شکل 1 عناوین زیر اتخاذ می شود: X، Y، Z، W- سیگنال ها، پیام ها ; f- دخالت؛ PM- خط ارتباطی؛ هوش مصنوعی، PI- منبع و گیرنده اطلاعات؛ پ- مبدل ها (کدگذاری، مدولاسیون، رمزگشایی، دمدولاسیون).
وجود داشته باشد انواع مختلفکانال هایی که می توانند بر اساس معیارهای مختلف طبقه بندی شوند:
1. بر اساس نوع خطوط ارتباطی: سیمی؛ کابل؛ فیبر نوری؛
خطوط برق؛ کانال های رادیویی و غیره
2. با توجه به ماهیت سیگنال ها: مداوم؛ گسسته؛ گسسته-پیوسته (سیگنال ها در ورودی سیستم گسسته و در خروجی پیوسته هستند و بالعکس).
3. از نظر ایمنی در برابر صدا: کانال های بدون تداخل؛ با تداخل
کانال های ارتباطی با موارد زیر مشخص می شوند:
1. ظرفیت کانال به عنوان محصول زمان استفاده از کانال تعریف می شود T به،عرض طیف فرکانس ارسال شده توسط کانال F بهو محدوده دینامیکی D به. ، که مشخص کننده توانایی کانال برای انتقال سطوح مختلف سیگنال است

V k = T k F k D k.(1)
شرایط تطبیق سیگنال با کانال:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k .
2.نرخ انتقال اطلاعات - مقدار متوسط اطلاعات ارسال شده در واحد زمان.
3.
4. افزونگی - اطمینان از قابلیت اطمینان اطلاعات ارسال شده ( آر= 0¸1).
یکی از وظایف تئوری اطلاعات تعیین وابستگی سرعت انتقال اطلاعات و پهنای باندکانال ارتباطی در پارامترهای کانال و ویژگی های سیگنال و تداخل.
کانال ارتباطی را می توان به صورت مجازی با جاده ها مقایسه کرد. جاده های باریک – ظرفیت کم، اما ارزان. جاده های عریض ظرفیت ترافیک خوبی را فراهم می کنند، اما گران هستند. پهنای باند توسط گلوگاه تعیین می شود.
سرعت انتقال داده تا حد زیادی به رسانه انتقال در کانال های ارتباطی بستگی دارد که از انواع مختلفی از خطوط ارتباطی استفاده می کنند.
سیمی:
1. سیمی- جفت پیچ خورده (که تا حدی سرکوب می کند تابش الکترومغناطیسیدیگر منابع). سرعت انتقال تا 1 مگابیت بر ثانیه در شبکه های تلفن و برای انتقال داده استفاده می شود.
2. کابل هممحور.سرعت انتقال 10-100 مگابیت بر ثانیه - مورد استفاده در شبکه های محلی، تلویزیون کابلیو غیره.
3. فیبر نوری.سرعت انتقال 1 گیگابیت بر ثانیه
در محیط های 1-3، تضعیف دسی بل به صورت خطی به فاصله بستگی دارد، یعنی. قدرت به طور تصاعدی کاهش می یابد بنابراین نصب احیاگرها (تقویت کننده ها) در فاصله معینی ضروری است.
خطوط رادیویی:
1. کانال رادیوییسرعت انتقال 100-400 کیلوبیت بر ثانیه از فرکانس های رادیویی تا 1000 مگاهرتز استفاده می کند. تا 30 مگاهرتز، به دلیل انعکاس از یونوسفر، امواج الکترومغناطیسی می توانند فراتر از خط دید منتشر شوند. اما این محدوده بسیار پر سر و صدا است (مثلاً ارتباطات رادیویی آماتور). از 30 تا 1000 مگاهرتز - یونوسفر شفاف است و دید مستقیم لازم است. آنتن ها در ارتفاع نصب می شوند (گاهی اوقات احیاگر نصب می شود). در رادیو و تلویزیون استفاده می شود.
2. خطوط مایکروویو.سرعت انتقال تا 1 گیگابیت بر ثانیه فرکانس های رادیویی بالای 1000 مگاهرتز استفاده می شود. این به دید مستقیم و آنتن های سهموی بسیار جهت دار نیاز دارد. فاصله بین ژنراتورها 10 تا 200 کیلومتر است. استفاده برای ارتباط تلفنی، تلویزیون و انتقال داده.
3. اتصال ماهواره ای . از فرکانس های مایکروویو استفاده می شود و ماهواره به عنوان یک احیا کننده (برای بسیاری از ایستگاه ها) عمل می کند. ویژگی ها مانند خطوط مایکروویو است.
2. پهنای باند یک کانال ارتباطی گسسته
کانال گسسته مجموعه ای از وسایل طراحی شده برای انتقال سیگنال های گسسته است.
ظرفیت کانال ارتباطی - بالاترین سرعت انتقال اطلاعات از نظر تئوری قابل دستیابی، مشروط بر اینکه خطا از مقدار معین تجاوز نکند. نرخ انتقال اطلاعات - مقدار متوسط اطلاعات ارسال شده در واحد زمان. اجازه دهید عباراتی را برای محاسبه نرخ انتقال اطلاعات و توان عملیاتی یک کانال ارتباطی گسسته تعریف کنیم.
هنگام انتقال هر نماد، مقدار متوسطی از اطلاعات از کانال ارتباطی عبور می کند که توسط فرمول تعیین می شود
I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
جایی که: من (Y، X) -اطلاعات متقابل، یعنی مقدار اطلاعات موجود در Yبه طور نسبی ایکس;H(X)- آنتروپی منبع پیام؛ H(X/Y)- آنتروپی شرطی، که از دست دادن اطلاعات در هر نماد مرتبط با وجود تداخل و اعوجاج را تعیین می کند.
هنگام ارسال پیام X Tمدت زمان تی،شامل nنمادهای ابتدایی، میانگین مقدار اطلاعات ارسالی، با در نظر گرفتن تقارن مقدار متقابل اطلاعات، برابر است با:
من (Y T, X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)
سرعت انتقال اطلاعات به ویژگی های آماری منبع، روش کدگذاری و ویژگی های کانال بستگی دارد.
پهنای باند یک کانال ارتباطی گسسته
. (5)
حداکثر مقدار ممکن، یعنی حداکثر تابع در کل مجموعه توابع توزیع احتمال p جستجو می شود (ایکس).
پهنای باند بستگی دارد مشخصات فنیکانال (سرعت تجهیزات، نوع مدولاسیون، سطح تداخل و اعوجاج و غیره). واحدهای ظرفیت کانال عبارتند از: , , , .
2.1 کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل
اگر تداخلی در کانال ارتباطی وجود نداشته باشد، سیگنال های ورودی و خروجی کانال با یک رابطه عملکردی بدون ابهام به هم متصل می شوند.
در این حالت، آنتروپی مشروط برابر با صفر است و آنتروپی های غیرشرطی منبع و گیرنده برابر است، یعنی. میانگین مقدار اطلاعات در یک نماد دریافتی نسبت به نماد ارسال شده است
I (X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.
اگر X T- تعداد کاراکترها در هر زمان تی، سپس نرخ انتقال اطلاعات برای یک کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل برابر است
(6)
جایی که V = 1/– میانگین سرعت انتقال یک نماد.
خروجی برای یک کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل
(7)
زیرا حداکثر آنتروپی مربوط به نمادهای به همان اندازه محتمل است، سپس توان عملیاتی برای توزیع یکنواخت و استقلال آماری نمادهای ارسالی برابر است با:
. (8)
اولین قضیه شانون برای یک کانال: اگر جریان اطلاعات تولید شده توسط منبع به اندازه کافی به ظرفیت کانال ارتباطی نزدیک باشد، یعنی.
، جایی که یک مقدار دلخواه کوچک است،
سپس همیشه می توانید یک روش کدگذاری پیدا کنید که از انتقال همه پیام های منبع اطمینان حاصل کند و سرعت انتقال اطلاعات بسیار نزدیک به ظرفیت کانال باشد.
این قضیه به این سؤال پاسخ نمی دهد که چگونه کدگذاری را انجام دهیم.
مثال 1.منبع 3 پیام با احتمال تولید می کند:
p 1 = 0.1; p 2 = 0.2 و p 3 = 0.7.
پیام ها مستقل هستند و در یک کد باینری یکنواخت ارسال می شوند ( m = 2) با طول مدت نماد 1 ms. تعیین سرعت انتقال اطلاعات از طریق یک کانال ارتباطی بدون تداخل.
راه حل:آنتروپی منبع برابر است با

[bit/s].
برای ارسال 3 پیام با یک کد یکنواخت، دو رقم مورد نیاز است و مدت زمان ترکیب کد 2 تن است.
میانگین سرعت سیگنال
V = 1/2تی = 500 .
نرخ انتقال اطلاعات
C = vH = 500×1.16 = 580 [bit/s].
2.2 کانال ارتباطی گسسته با تداخل
در نظر می گیریم کانال های گسستهاتصالات بدون حافظه
کانال بدون حافظه کانالی است که در آن هر نماد سیگنال ارسالی بدون توجه به سیگنال هایی که قبلا ارسال شده است تحت تأثیر تداخل قرار می گیرد. یعنی تداخل، ارتباطات همبستگی اضافی بین نمادها ایجاد نمی کند. نام "بدون حافظه" به این معنی است که در طول انتقال بعدی به نظر نمی رسد کانال نتایج ارسال های قبلی را به خاطر بسپارد.
در صورت وجود تداخل، میانگین مقدار اطلاعات موجود در نماد پیام دریافتی - ی، نسبت به انتقال داده شده - ایکسبرابر است با:
.
برای نماد پیام X Tمدت زمان تی،شامل nنمادهای ابتدایی مقدار متوسط اطلاعات در یک پیام نماد دریافتی - Y Tنسبت به آنچه منتقل شده است - X Tبرابر است با:
I(Y T، X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n = 2320 bps
ظرفیت یک کانال پیوسته با نویز با فرمول تعیین می شود

=2322 bps.
اجازه دهید ثابت کنیم که ظرفیت اطلاعات یک کانال پیوسته بدون حافظه با نویز گاوسی افزودنی با محدودیت در توان پیک بیشتر از ظرفیت اطلاعات همان کانال با همان مقدار محدودیت در توان متوسط نیست.
انتظار برای توزیع یکنواخت متقارن

میانگین مربع برای توزیع یکنواخت متقارن

پراکندگی برای توزیع یکنواخت متقارن

در همان زمان، برای یک فرآیند یکنواخت توزیع شده است.
آنتروپی دیفرانسیل یک سیگنال با توزیع یکنواخت
.
تفاوت بین آنتروپی های دیفرانسیل یک فرآیند معمولی و یکنواخت توزیع شده به بزرگی پراکندگی بستگی ندارد.
= 0.3 بیت / تعداد
بنابراین، توان و ظرفیت کانال ارتباطی برای یک فرآیند با توزیع نرمال بیشتر از یک فرآیند یکنواخت است.
بیایید ظرفیت (حجم) کانال ارتباطی را تعیین کنیم
V k = T k C k = 10×60×2322 = 1.3932 مگابیت.
بیایید مقدار اطلاعات قابل انتقال در 10 دقیقه عملکرد کانال را تعیین کنیم
10× 60× 2322= 1.3932 مگابیت.
وظایف

با استفاده از منابع اینترنتی، پاسخ سوالات را بیابید:

تمرین 1

1. فرآیند انتقال اطلاعات چگونه است؟

انتقال اطلاعات- فرآیند فیزیکی که توسط آن اطلاعات منتقل می شود در فضای. ما اطلاعات را روی یک دیسک ضبط کردیم و به اتاق دیگری منتقل کردیم.این فرآیند با وجود اجزای زیر مشخص می شود:

2. طرح کلی انتقال اطلاعات

3. کانال های ارتباطی را که می شناسید فهرست کنید

ارتباط دادن(انگلیسی) کانال، خط داده) - یک سیستم ابزار فنی و یک محیط انتشار سیگنال برای انتقال پیام ها (نه تنها داده ها) از یک منبع به یک گیرنده (و بالعکس). کانال ارتباطی به معنای محدود ( مسیر ارتباطی)، فقط محیط انتشار فیزیکی سیگنال ها را نشان می دهد، به عنوان مثال، خط فیزیکیارتباطات

بر اساس نوع رسانه توزیع، کانال های ارتباطی به دو دسته تقسیم می شوند:

4. مخابرات و مخابرات کامپیوتری چیست؟

مخابرات(به یونانی tele - به دور، دور و لات. communicatio - ارتباط) انتقال و دریافت هرگونه اطلاعات (صدا، تصویر، داده، متن) از راه دور از طریق سیستم های مختلف الکترومغناطیسی (کانال های کابلی و فیبر نوری، کانال های رادیویی) است. و سایر ارتباطات کانال های سیمی و بی سیم).

شبکه مخابراتسیستمی از ابزارهای فنی است که از طریق آن ارتباطات از راه دور انجام می شود.

شبکه های مخابراتی عبارتند از:
1. شبکه های کامپیوتری (برای انتقال داده ها)
2. شبکه های تلفن (انتقال اطلاعات صوتی)
3. شبکه های رادیویی (انتقال اطلاعات صوتی - خدمات پخش)
4. شبکه های تلویزیونی (انتقال صدا و تصویر - خدمات پخش)

مخابرات رایانه ای مخابراتی است که دستگاه پایانه آن رایانه است.

انتقال اطلاعات از کامپیوتر به کامپیوتر را ارتباط همزمان و از طریق یک کامپیوتر میانی می گویند که امکان جمع آوری و انتقال پیام ها را به کامپیوتر فراهم می کند. کامپیوترهای شخصیطبق درخواست کاربر - ناهمزمان.

ارتباطات از راه دور کامپیوتری شروع به معرفی به آموزش می کند. در آموزش عالی برای هماهنگی تحقیقات علمی، تبادل سریع اطلاعات بین شرکت کنندگان پروژه، آموزش از راه دور و مشاوره استفاده می شود. در سیستم آموزشی مدرسه - برای افزایش اثربخشی فعالیت‌های مستقل دانش‌آموزان مرتبط با انواع مختلف کار خلاق، از جمله فعالیت‌های آموزشی، مبتنی بر استفاده گسترده از روش‌های تحقیق، دسترسی رایگان به پایگاه‌های اطلاعاتی و تبادل اطلاعات با شرکا در هر دو حوزه. کشور و خارج از کشور

5. پهنای باند کانال انتقال اطلاعات چقدر است؟
پهنای باند- مشخصه متریک که نسبت حداکثر تعداد واحدهای عبوری (اطلاعات، اشیاء، حجم) را در واحد زمان از طریق یک کانال، سیستم، گره نشان می دهد.
در علوم کامپیوتر معمولاً تعریف پهنای باند برای یک کانال ارتباطی اعمال می شود و تعریف می شود حداکثر تعداداطلاعات ارسالی/دریافت شده در واحد زمان.
پهنای باند یکی از مهمترین فاکتورها از دیدگاه کاربر است. بر اساس مقدار داده ای که شبکه می تواند در حد مجاز، در واحد زمان از یک دستگاه متصل به آن به دستگاه دیگر منتقل کند، تخمین زده می شود.

سرعت انتقال اطلاعات تا حد زیادی به سرعت ایجاد آن (عملکرد منبع)، روش های رمزگذاری و رمزگشایی بستگی دارد. بالاترین سرعت ممکن انتقال اطلاعات در یک کانال معین را توان عملیاتی آن می نامند. ظرفیت کانال، طبق تعریف، سرعت انتقال اطلاعات هنگام استفاده از "بهترین" (بهینه) منبع، رمزگذار و رمزگشا برای یک کانال معین است، بنابراین فقط کانال را مشخص می کند.

فرآیند انتقال اطلاعات به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است. فرض بر این است که منبع و گیرنده اطلاعات وجود دارد. پیام از منبع به گیرنده از طریق یک کانال ارتباطی (کانال اطلاعات) منتقل می شود.

برنج. 3. – فرآیند انتقال اطلاعات

در این فرآیند، اطلاعات در قالب یک توالی مشخص از سیگنال ها، نمادها، نشانه ها ارائه و منتقل می شود. به عنوان مثال، در طول یک مکالمه مستقیم بین افراد، سیگنال های صوتی منتقل می شود - گفتار هنگام خواندن یک متن، شخص حروف - نمادهای گرافیکی را درک می کند. دنباله ارسال شده پیام نامیده می شود. از منبع به گیرنده، پیام از طریق برخی از رسانه های مادی (صوت - امواج صوتی در جو، تصویر - امواج الکترومغناطیسی نور) منتقل می شود. اگر از وسایل ارتباطی فنی در طی فرآیند انتقال استفاده شود، آنها نامیده می شوند کانال های انتقال اطلاعات(کانال های اطلاع رسانی). اینها شامل تلفن، رادیو، تلویزیون است.

می توان گفت که حواس انسان به عنوان کانال اطلاعات بیولوژیکی عمل می کند. با کمک آنها، تأثیر اطلاعاتی بر روی یک فرد به حافظه منتقل می شود.

کلود شانون، نموداری از فرآیند انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی پیشنهاد شد که در شکل نشان داده شده است.

برنج. 4. - فرآیند انتقال اطلاعات بر اساس شانون

عملکرد چنین طرحی را می توان در روند مکالمه تلفنی توضیح داد. منبع اطلاعات شخصی است که صحبت می کند. دستگاه رمزگذاری یک میکروفون گوشی تلفن است که با کمک آن امواج صوتی (گفتار) به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود. کانال ارتباطی شبکه تلفن است (سیم ها، سوئیچ های گره های تلفن که سیگنال از آن عبور می کند)). دستگاه رمزگشا می باشد گوشی(گوشی) شخص شنونده - گیرنده اطلاعات. در اینجا سیگنال الکتریکی ورودی به صدا تبدیل می شود.

ارتباطی که در آن انتقال به صورت یک سیگنال الکتریکی پیوسته باشد، ارتباط آنالوگ نامیده می شود.

زیر کد نویسیبه هرگونه تبدیل اطلاعاتی که از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق کانال ارتباطی می‌آید اشاره دارد.

در حال حاضر، ارتباطات دیجیتال به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، زمانی که اطلاعات ارسال شده به شکل باینری رمزگذاری می شود (0 و 1 ارقام باینری هستند)، و سپس به متن، تصویر، صدا رمزگشایی می شوند. ارتباطات دیجیتال گسسته است.

اصطلاح "نویز" به انواع مختلف تداخل اشاره دارد که سیگنال ارسالی را مخدوش می کند و منجر به از دست دادن اطلاعات می شود. چنین تداخلی، اول از همه، به دلایل فنی ایجاد می شود: کیفیت ضعیف خطوط ارتباطی، ناامنی جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه از یکدیگر منتقل می شوند. در چنین مواردی، حفاظت از نویز ضروری است.

اول از همه آنها اعمال می شوند روش های فنیمحافظت از کانال های ارتباطی در برابر نویز به عنوان مثال، استفاده از کابل صفحه نمایش به جای سیم خالی؛ استفاده از انواع فیلترها که سیگنال مفید را از نویز جدا می کند و غیره.

با این حال، افزونگی نباید خیلی زیاد باشد. این امر منجر به تاخیر و افزایش هزینه های ارتباطی می شود. تئوری کدگذاری K. Shannon به ما اجازه می دهد تا کدی را بدست آوریم که بهینه باشد. در این صورت افزونگی اطلاعات ارسالی به حداقل ممکن و قابلیت اطمینان اطلاعات دریافتی حداکثر خواهد بود.

در سیستم های ارتباطات دیجیتال مدرن، تکنیک زیر اغلب برای مبارزه با از دست دادن اطلاعات در حین انتقال استفاده می شود. کل پیام به بخش هایی تقسیم می شود - بلوک ها. برای هر بلوک یک چک جمع (مجموع ارقام باینری) محاسبه و به همراه بلوک ارسال می شود. در محل دریافت، چک‌سوم بلوک دریافتی مجدداً محاسبه می‌شود و اگر با اصلی مطابقت نداشته باشد، ارسال این بلوک تکرار می‌شود. این اتفاق تا مرحله اولیه و نهایی خواهد بود چک جمع هامطابقت نخواهد داشت.

نرخ انتقال اطلاعاتحجم اطلاعات یک پیام ارسال شده در واحد زمان است. واحدهای سرعت جریان اطلاعات: بیت/ثانیه، بایت/ثانیه و غیره.

خطوط ارتباطی اطلاعات فنی (خطوط تلفن، ارتباطات رادیویی، کابل فیبر نوری) دارای محدودیت سرعت انتقال داده به نام ظرفیت کانال اطلاعات. محدودیت سرعت انتقال ماهیتا فیزیکی است.

| کلاس هشتم | برنامه ریزی دروس برای سال تحصیلی | کار در شبکه محلیکلاس کامپیوتر در حالت اشتراک فایل

درس 2
کار در یک شبکه کلاس کامپیوتر محلی در حالت اشتراک فایل

انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی

انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی

طرح شانون

دانشمند آمریکایی، یکی از بنیانگذاران نظریه اطلاعات، کلود شانون، نموداری از فرآیند انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی ارائه کرد (شکل 1.3).

برنج. 1.3. نمودار یک سیستم انتقال اطلاعات فنی

عملکرد چنین طرحی را می توان با استفاده از فرآیند آشنای صحبت کردن با تلفن توضیح داد. یک منبع اطلاعات- یک فرد سخنگو رمزگذار- یک میکروفون گوشی تلفن که با کمک آن امواج صوتی (گفتار) به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود. ارتباط دادن - شبکه تلفن(سیم ها، سوئیچ های گره های تلفن که سیگنال از آنها عبور می کند). رمزگشا- یک گوشی تلفن (گوشی) یک شخص شنونده - یک گیرنده اطلاعات. در اینجا سیگنال الکتریکی ورودی به صدا تبدیل می شود.

در اینجا اطلاعات به صورت یک سیگنال الکتریکی پیوسته منتقل می شود. این ارتباط آنالوگ.

رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات

زیر کد نویسی به هرگونه تبدیل اطلاعاتی که از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق کانال ارتباطی می‌آید اشاره دارد.

در آغاز عصر رادیو از رمز الفبا استفاده می شد مورس. متن به دنباله ای از نقطه و خط تیره (سیگنال های کوتاه و بلند) تبدیل و پخش شد. شخصی که چنین انتقالی را از طریق گوش دریافت کرده بود باید قادر به رمزگشایی کد به متن است. حتی قبل از آن، کد مورس در ارتباطات تلگراف استفاده می شد. انتقال اطلاعات با استفاده از کد مورس نمونه ای از ارتباطات گسسته است.

حفاظت از نویز و نویز. نظریه کدگذاری شانون

اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی با استفاده از سیگنال هایی با ماهیت های فیزیکی مختلف منتقل می شود: الکتریکی، الکترومغناطیسی، نور، صوتی. محتوای اطلاعاتی یک سیگنال در مقدار یا تغییر در مقدار کمیت فیزیکی آن (قدرت جریان، روشنایی نور و غیره) نهفته است. اصطلاح "صدا"انواع مختلفی از تداخل هستند که سیگنال ارسالی را مخدوش می کنند و منجر به از دست دادن اطلاعات می شوند. چنین تداخلی در درجه اول به دلایل فنی ایجاد می شود: کیفیت ضعیف خطوط ارتباطی، ناامنی جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه از یکدیگر منتقل می شوند. اغلب هنگام صحبت با تلفن، سر و صدایی می شنویم، صدای تق تق که درک مخاطب را دشوار می کند یا مکالمه ما بر مکالمه افراد دیگر قرار می گیرد. در چنین مواردی، حفاظت از نویز ضروری است.

اول از همه آنها اعمال می شوند روش های فنی حفاظت از کانال های ارتباطیاز قرار گرفتن در معرض نویز چنین روش هایی می توانند بسیار متفاوت، گاهی ساده، گاهی بسیار پیچیده باشند. به عنوان مثال، استفاده از کابل محافظ به جای سیم خالی؛ استفاده از انواع فیلترها که سیگنال مفید را از نویز جدا می کند و غیره.

K. Shannon تئوری کدگذاری خاصی را توسعه داد، ارائه روش هایی برای مبارزه با نویز. یکی از ایده های مهم این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید اضافی باشد. به همین دلیل، از دست دادن بخشی از اطلاعات در حین انتقال قابل جبران است. به عنوان مثال، اگر هنگام صحبت با تلفن دچار مشکل شنوایی هستید، با دو بار تکرار هر کلمه، شانس بیشتری دارید که طرف مقابل شما را به درستی درک کند.

با این حال، شما نمی توانید انجام دهید افزونگیخیلی بزرگ این امر منجر به تاخیر و هزینه های ارتباطی بالاتر می شود. تئوری کدگذاری شانون به ما اجازه می دهد تا کدی بهینه به دست آوریم. در این صورت افزونگی اطلاعات ارسالی به حداقل ممکن و قابلیت اطمینان اطلاعات دریافتی حداکثر خواهد بود.

که در سیستم های مدرندر ارتباطات دیجیتال، تکنیک زیر اغلب برای مبارزه با از دست دادن اطلاعات در حین انتقال استفاده می شود. کل پیام به بخش هایی تقسیم می شود - بسته ها. برای هر بسته، یک چک جمع (مجموع ارقام باینری) محاسبه و همراه با بسته ارسال می شود. در محل دریافت، چک‌سوم بسته دریافتی مجدداً محاسبه می‌شود و اگر با اصلی مطابقت نداشته باشد، ارسال این بسته تکرار می‌شود. این اتفاق می‌افتد تا زمانی که جمع‌های چک منبع و مقصد مطابقت داشته باشند.

به طور خلاصه در مورد اصل مطلب

هر سیستم انتقال اطلاعات فنی شامل یک منبع، گیرنده، دستگاه های رمزگذاری و رمزگشایی و یک کانال ارتباطی است.

زیر کد نویسیبه تبدیل اطلاعات به دست آمده از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق یک کانال ارتباطی اشاره دارد. رمزگشاییتبدیل معکوس است.

سر و صدا- این تداخل است که منجر به از دست دادن اطلاعات می شود.

نظریه کدگذاری توسعه یافته است مواد و روش هاارائه اطلاعات ارسالی به منظور کاهش تلفات آن تحت تأثیر نویز.

سوالات و وظایف

1. عناصر اصلی طرح انتقال اطلاعات پیشنهاد شده توسط K. Shannon را نام ببرید.

2. رمزگذاری و رمزگشایی هنگام انتقال اطلاعات چیست؟

3. نویز چیست؟ پیامدهای آن در انتقال اطلاعات چیست؟

4. راه های مقابله با نویز چیست؟

EC TsOR: بخش 2، نتیجه‌گیری، علاوه بر فصل 1، § 1.1. TsOR شماره 1.

اسلاید 2

سیستم های انتقال اطلاعات فنی

از تاریخ: اولین سیستم انتقال فنی تلگراف (1837) بود. سپس وجود داشت تلفن اختراع شد(1876 الکساندر بل آمریکایی)؛ اختراع رادیو (1895 مهندس روسی الکساندر استپانوویچ پوپوف. 1896 مهندس ایتالیایی جی. مارکونی) تلویزیون و اینترنت در قرن 20 ظاهر شد.

اسلاید 3

مدل انتقال اطلاعات K. Shannon

تمام روش های ذکر شده برای انتقال ارتباطات اطلاعاتی بر اساس انتقال یک سیگنال فیزیکی (الکتریکی یا الکترومغناطیسی) از راه دور هستند و تابع قوانین کلی خاصی هستند. مطالعه این قوانین توسط نظریه ارتباطات، که در دهه 1920 بوجود آمد، انجام می شود. دستگاه ریاضی تئوری ارتباطات - نظریه ریاضی ارتباطات، توسط دانشمند کلود شانون توسعه داده شد.

اسلاید 4

مدل انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی

حفاظت از کانال ارتباطی نویز در برابر نویز دستگاه رمزگذاری اطلاعات گیرنده دستگاه رمزگشایی منبع اطلاعات

اسلاید 5

نمونه ای از نحوه عملکرد یک مدل برای انتقال اطلاعات از طریق کانال های فنی

دستگاه رمزگذاری کانال ارتباطی میکروفون رمزگشایی گیرنده دستگاه

اسلاید 6

رمزگذاری اطلاعات

این هر تبدیل اطلاعاتی است که از یک منبع به شکلی مناسب برای انتقال آن از طریق یک کانال ارتباطی است. اشکال سیگنال رمزگذاری شده ارسال شده از طریق کانال های ارتباطی فنی: برقسیگنال رادیویی

اسلاید 7

نوین سیستم های کامپیوتریانتقال اطلاعات شبکه های کامپیوتری است.

که در شبکه های کامپیوتررمزگذاری فرآیند تبدیل کد باینری کامپیوتر به سیگنال فیزیکینوعی که از طریق یک کانال ارتباطی منتقل می شود، رمزگشایی فرآیند معکوس تبدیل سیگنال ارسال شده به کد کامپیوتری است.

اسلاید 8

مشکلات حل شده توسط توسعه دهندگان سیستم های انتقال اطلاعات فنی:

چگونه از بالاترین سرعت انتقال اطلاعات اطمینان حاصل کنیم. چگونه می توان از دست دادن اطلاعات در حین انتقال را کاهش داد. K. Shannon اولین کسی بود که این مشکلات را بر عهده گرفت و علم نظریه اطلاعات را ایجاد کرد.

اسلاید 10

بستگی به اجرای فنی آن دارد. در شبکه های کامپیوتری از وسایل ارتباطی زیر استفاده می شود: خطوط تلفن (10 ÷ 100 کیلوبیت بر ثانیه). کابل کشی برق؛ ارتباط کابل فیبر نوری (10 ÷ 100 مگابیت بر ثانیه)؛ ارتباط رادیویی (10÷100 مگابیت بر ثانیه).

اسلاید 11

نرخ انتقال اطلاعات

نه تنها به پهنای باند کانال ارتباطی، بلکه به عمق بیت رمزگذاری اطلاعات نیز بستگی دارد. طول کد پیام باید تا حد امکان کوتاه باشد.

اسلاید 12

سر و صدا

اصطلاح "نویز" به انواع مختلف تداخل اشاره دارد که سیگنال ارسالی را مخدوش می کند و منجر به از دست دادن اطلاعات می شود. دلایل فنی تداخل: کیفیت پایین خطوط ارتباطی. ناامنی جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه از یکدیگر منتقل می شوند. وجود نویز منجر به از دست رفتن اطلاعات می شود

اسلاید 13

حفاظت از نویز

شانون یک نظریه کدگذاری ویژه ایجاد کرد که روش هایی را برای مقابله با نویز ارائه می دهد. یکی از مهمترین ایده های این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید اضافی باشد. افزونگی کد، تکرار مکرر داده های ارسالی است.