Schema de transmitere a informațiilor. Canalul de transmitere a informațiilor. Viteza de transfer de informații.

Există trei tipuri procesele informaţionale: stocare, transfer, prelucrare.

Stocare a datelor:

· Purtători de informații.

· Tipuri de memorie.

· Stocarea informatiilor.

· Proprietățile de bază ale stocărilor de informații.

Cu stocarea informațiilor sunt asociate următoarele concepte: mediu de stocare a informațiilor (memorie), memorie internă, memorie externă, stocare a informațiilor.

Un mediu de stocare este un mediu fizic care stochează direct informații. Memoria umană poate fi numită RAM. Cunoștințele memorate sunt reproduse de o persoană instantaneu. Ne putem numi și propria noastră memorie memorie interna, deoarece purtătorul său - creierul - se află în interiorul nostru.

Toate celelalte tipuri de suporturi de informații pot fi numite externe (în raport cu o persoană): lemn, papirus, hârtie etc. Un depozit de informații este o informație organizată într-un anumit mod pe medii externe, destinate stocării pe termen lung și utilizării permanente (de exemplu, arhive de documente, biblioteci, dulapuri de dosare). Unitatea de informare principală a depozitului este un document fizic specific: un chestionar, o carte etc. Organizarea depozitului înseamnă prezența unei anumite structuri, adică. ordinea, clasificarea documentelor stocate pentru ușurința lucrului cu acestea. Principalele proprietăți ale unui depozit de informații: volumul informațiilor stocate, fiabilitatea stocării, timpul de acces (adică timpul de căutare a informațiilor necesare), disponibilitatea protecției informațiilor.

Informații stocate pe dispozitive memoria calculatorului, se numește de obicei date. Stocare organizată a datelor pe dispozitive memorie externa Calculatoarele sunt de obicei numite baze de date și bănci de date.

Procesarea datelor:

· Schema generala proces de prelucrare a informaţiei.

· Declarația sarcinii de prelucrare.

· Executant de procesare.

· Algoritm de procesare.

· Sarcini tipice de procesare a informațiilor.

Schema de prelucrare a informațiilor:

Informații inițiale – executant procesare – informații finale.

În procesul de prelucrare a informațiilor, se rezolvă o anumită problemă de informare, care poate fi mai întâi pusă într-o formă tradițională: este dat un anumit set de date inițiale și este necesar pentru obținerea unor rezultate. Procesul de tranziție de la datele sursă la rezultat este procesul de procesare. Obiectul sau subiectul care efectuează prelucrarea se numește executantul procesării.

Pentru a efectua cu succes prelucrarea informațiilor, executantul (persoana sau dispozitivul) trebuie să cunoască algoritmul de procesare, adică. succesiunea de acțiuni care trebuie efectuate pentru a obține rezultatul dorit.

Există două tipuri de procesare a informațiilor. Primul tip de prelucrare: prelucrare asociată cu obținerea de informații noi, conținut de cunoștințe noi (rezolvarea problemelor matematice, analiza situației etc.). Al doilea tip de prelucrare: procesare asociată cu schimbarea formei, dar nu modificarea conținutului (de exemplu, traducerea textului dintr-o limbă în alta).

Un tip important de procesare a informațiilor este codificarea - transformarea informațiilor într-o formă simbolică convenabilă pentru stocarea, transmiterea și procesarea acesteia. Codarea este utilizată activ în mijloacele tehnice de lucru cu informații (telegraf, radio, computere). Un alt tip de prelucrare a informațiilor este structurarea datelor (introducerea unei anumite ordini în stocarea informațiilor, clasificarea, catalogarea datelor).

Un alt tip de prelucrare a informațiilor este căutarea în anumite stocări de informații a datelor necesare care satisfac anumite condiții de căutare (interogări). Algoritmul de căutare depinde de modul în care sunt organizate informațiile.

Transferul de informații:

· Sursa și destinatarul informațiilor.

· Canale de informare.

· Rolul simțurilor în procesul de percepție umană a informațiilor.

· Structură sisteme tehnice comunicatii.

· Ce este codificarea și decodarea.

· Conceptul de zgomot; tehnici de protecție împotriva zgomotului.

· Viteza de transmitere a informațiilor și capacitatea canalului.

Schema de transmitere a informațiilor:

Sursa de informare – canal de informare – receptor de informație.

Informațiile sunt prezentate și transmise sub forma unei secvențe de semnale și simboluri. De la sursă la receptor, mesajul este transmis printr-un mediu material. Dacă în procesul de transmisie sunt folosite mijloace tehnice de comunicare, acestea se numesc canale de transmitere a informației (canale de informare). Acestea includ telefon, radio, TV. Organele de simț umane joacă rolul de canale de informare biologică.

Procesul de transmitere a informațiilor prin canalele tehnice de comunicare urmează următoarea schemă (conform lui Shannon):

Termenul „zgomot” se referă la diferite tipuri de interferențe care distorsionează semnalul transmis și duc la pierderea de informații. O astfel de interferență, în primul rând, apare din motive tehnice: calitatea slabă a liniilor de comunicație, nesiguranța diferitelor fluxuri de informații transmise pe aceleași canale unele de altele. Folosit pentru protecția împotriva zgomotului căi diferite, de exemplu, utilizarea diferitelor tipuri de filtre care separă semnalul util de zgomot.

Claude Shannon a dezvoltat o teorie specială de codare care oferă metode de tratare a zgomotului. Una dintre ideile importante ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicare trebuie să fie redundant. Datorită acestui fapt, pierderea unei anumite părți a informațiilor în timpul transmisiei poate fi compensată. Cu toate acestea, redundanța nu ar trebui să fie prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la creșterea costurilor de comunicare.

Când discutați subiectul măsurării vitezei de transmitere a informațiilor, puteți utiliza tehnica analogiei. Un analog este procesul de pompare a apei prin conductele de apă. Aici canalul de transmitere a apei sunt conducte. Intensitatea (viteza) acestui proces este caracterizată de consumul de apă, adică. numărul de litri pompați pe unitatea de timp. În procesul de transmitere a informațiilor, canalele sunt linii tehnice de comunicare. Prin analogie cu o alimentare cu apă, putem vorbi despre fluxul de informații transmis prin canale. Viteza de transmitere a informațiilor este volumul de informații al unui mesaj transmis pe unitatea de timp. Prin urmare, unitățile de măsurare a vitezei fluxului de informații: biți/s, octeți/s etc. procesează informația canalul de transmitere

Un alt concept – capacitatea canalelor de informare – poate fi explicat, de asemenea, folosind o analogie „instalație”. Puteți crește debitul de apă prin țevi prin creșterea presiunii. Dar această cale nu este nesfârșită. Dacă presiunea este prea mare, conducta se poate rupe. Prin urmare, debitul maxim de apă, care poate fi numit debitul sistemului de alimentare cu apă. Liniile de comunicare cu informații tehnice au, de asemenea, o limită de viteză de transfer de date similară. Motivele pentru aceasta sunt și fizice.

1. Clasificarea si caracteristicile canalului de comunicare
Legătură este un ansamblu de mijloace destinate transmiterii de semnale (mesaje).
Pentru a analiza procesele informaționale dintr-un canal de comunicare, puteți utiliza diagrama generalizată a acestuia prezentată în Fig. 1.

P.M

În fig. 1 se adoptă următoarele denumiri: X, Y, Z, W– semnale, mesaje ; f– interferență; P.M- linie de comunicare; AI, PI– sursa și destinatarul informațiilor; P– convertoare (codare, modulare, decodare, demodulare).
Exista Tipuri variate canale care pot fi clasificate după diverse criterii:
1. După tipul de linii de comunicare: cu fir; cablu; fibra optica;
linii de înaltă tensiune; canale radio etc.
2. După natura semnalelor: continuu; discret; discret-continuu (semnalele la intrarea sistemului sunt discrete, iar la ieșire sunt continue și invers).
3. În ceea ce privește imunitatea la zgomot: canale fără interferență; cu interferenţe.
Canalele de comunicare se caracterizează prin:
1. Capacitatea canalului este definit ca produsul timpului de utilizare a canalului T la, lăţimea spectrului de frecvenţă transmis de canal F lași interval dinamic D la. , care caracterizează capacitatea canalului de a transmite diferite niveluri de semnal

V k = T k F k D k.(1)
Condiție pentru potrivirea semnalului cu canalul:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k .
2.Rata de transfer de informații – cantitatea medie de informații transmise pe unitatea de timp.
3.
4. redundanță - asigură fiabilitatea informațiilor transmise ( R= 0¸1).
Una dintre sarcinile teoriei informaţiei este de a determina dependenţa vitezei de transmitere a informaţiei şi lățime de bandă canal de comunicație pe canal parametrii și caracteristicile semnalelor și interferențelor.
Canalul de comunicare poate fi comparat la figurat cu drumurile. Drumuri înguste – capacitate mică, dar ieftine. Drumurile largi oferă o capacitate bună de trafic, dar sunt scumpe. Lățimea de bandă este determinată de blocaj.
Viteza de transfer de date depinde în mare măsură de mediul de transmisie în canalele de comunicație, care utilizează diferite tipuri de linii de comunicație.
Cablat:
1. Cablat– pereche răsucită (care suprimă parțial radiatie electromagnetica alte surse). Viteza de transfer de până la 1 Mbit/s. Folosit în rețelele de telefonie și pentru transmisia de date.
2. Cablu coaxial. Viteza de transmisie 10–100 Mbit/s – utilizată în rețelele locale, televiziune prin cablu etc.
3. Fibra optica. Viteza de transfer 1 Gbit/s.
În mediile 1–3, atenuarea în dB depinde liniar de distanță, adică puterea scade exponențial. Prin urmare, este necesar să instalați regeneratoare (amplificatoare) la o anumită distanță.
Liniile radio:
1. Canal radio. Viteza de transfer 100–400 Kbps. Folosește frecvențe radio de până la 1000 MHz. Până la 30 MHz, datorită reflexiei din ionosferă, undele electromagnetice se pot propaga dincolo de linia vizuală. Dar această gamă este foarte zgomotoasă (de exemplu, comunicații radio amatori). De la 30 la 1000 MHz – ionosfera este transparentă și este necesară vizibilitatea directă. Antenele sunt instalate la înălțime (uneori sunt instalate regeneratoare). Folosit în radio și televiziune.
2. Linii de cuptor cu microunde. Viteze de transfer de până la 1 Gbit/s. Sunt utilizate frecvențe radio de peste 1000 MHz. Acest lucru necesită vizibilitate directă și antene parabolice foarte direcționale. Distanța dintre regeneratoare este de 10-200 km. Folosit pentru comunicare telefonică, televiziune și transmisie de date.
3. Conexiune prin satelit . Sunt utilizate frecvențe de microunde, iar satelitul servește ca regenerator (pentru multe stații). Caracteristicile sunt aceleași ca și pentru liniile de microunde.
2. Lățimea de bandă a unui canal de comunicație discret
Un canal discret este un set de mijloace concepute pentru a transmite semnale discrete.
Capacitatea canalului de comunicare – cea mai mare viteză de transmitere a informațiilor realizabilă teoretic, cu condiția ca eroarea să nu depășească o valoare dată. Rata de transfer de informații – cantitatea medie de informații transmise pe unitatea de timp. Să definim expresii pentru calcularea ratei de transmitere a informațiilor și a debitului unui canal de comunicație discret.
La transmiterea fiecărui simbol, o cantitate medie de informații trece prin canalul de comunicare, determinată de formulă
I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
Unde: I (Y, X) – informații reciproce, adică cantitatea de informații conținute în Y relativ X;H(X)– entropia sursei mesajului; H(X/Y)– entropia condiționată, care determină pierderea de informații per simbol asociată cu prezența interferenței și a distorsiunii.
La trimiterea unui mesaj X T durată T, constând din n simboluri elementare, cantitatea medie de informații transmise, ținând cont de simetria cantității reciproce de informații, este egală cu:
eu (Y T, X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)
Viteza de transmitere a informațiilor depinde de proprietățile statistice ale sursei, metoda de codificare și proprietățile canalului.
Lățimea de bandă a unui canal de comunicație discret
. (5)
Valoarea maximă posibilă, de ex. se caută maximul funcționalului pe întregul set de funcții de distribuție a probabilității p (X).
Lățimea de bandă depinde de caracteristici tehnice canal (viteza echipamentului, tipul de modulație, nivelul de interferență și distorsiune etc.). Unitățile de capacitate ale canalului sunt: , , , .
2.1 Canal de comunicație discret fără interferențe
Dacă nu există interferențe în canalul de comunicație, atunci semnalele de intrare și de ieșire ale canalului sunt conectate printr-o relație funcțională fără ambiguitate.
În acest caz, entropia condiționată este egală cu zero, iar entropiile necondiționate ale sursei și ale receptorului sunt egale, i.e. cantitatea medie de informaţie dintr-un simbol primit în raport cu cel transmis este
I (X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.
Dacă X T– numărul de caractere pe dată T, atunci rata de transmisie a informațiilor pentru un canal de comunicație discret fără interferențe este egală cu
(6)
Unde V = 1/– viteza medie de transmisie a unui simbol.
Debit pentru un canal de comunicație discret, fără interferențe
(7)
Deoarece entropia maximă corespunde simbolurilor la fel de probabile, atunci debitul pentru distribuția uniformă și independența statistică a simbolurilor transmise este egal cu:
. (8)
Prima teoremă a lui Shannon pentru un canal: Dacă fluxul de informații generat de sursă este suficient de apropiat de capacitatea canalului de comunicație, i.e.
, unde este o valoare arbitrar mică,
atunci puteți găsi întotdeauna o metodă de codare care să asigure transmiterea tuturor mesajelor sursă, iar rata de transmitere a informațiilor va fi foarte apropiată de capacitatea canalului.
Teorema nu răspunde la întrebarea cum se realizează codificarea.
Exemplul 1. Sursa produce 3 mesaje cu probabilități:
p1 = 0,1; p 2 = 0,2 și p 3 = 0,7.
Mesajele sunt independente și sunt transmise într-un cod binar uniform ( m = 2) cu durata simbolului de 1 ms. Determinați viteza de transmitere a informațiilor pe un canal de comunicație fără interferențe.
Soluţie: Entropia sursei este egală cu

[bit/s].
Pentru a transmite 3 mesaje cu un cod uniform, sunt necesare două cifre, iar durata combinației de coduri este de 2t.
Viteza medie a semnalului
V = 1/2 t = 500 .
Rata de transfer de informații
C = vH = 500×1,16 = 580 [bit/s].
2.2 Canal de comunicație discret cu interferențe
Vom lua în considerare canale discrete conexiuni fără memorie.
Canal fără memorie este un canal în care fiecare simbol de semnal transmis este afectat de interferență, indiferent de semnalele transmise anterior. Adică, interferența nu creează conexiuni corelative suplimentare între simboluri. Numele „fără memorie” înseamnă că în timpul următoarei transmisii, canalul nu pare să-și amintească rezultatele transmisiilor anterioare.
În prezența interferenței, cantitatea medie de informații dintr-un simbol de mesaj primit – Y, raportat la transmisa – X este egal cu:
.
Pentru simbolul mesajului X T durată T, constând din n simboluri elementare cantitatea medie de informații dintr-un mesaj simbol primit – YT raportat la ceea ce a fost transmis - X T este egal cu:
I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n = 2320 bps
Capacitatea unui canal continuu cu zgomot este determinată de formula

=2322 bps.
Să demonstrăm că capacitatea de informare a unui canal continuu fără memorie cu zgomot Gaussian aditiv cu o limitare a puterii de vârf nu este mai mare decât capacitatea de informare a aceluiași canal cu aceeași valoare a limitării puterii medii.
Așteptările pentru o distribuție uniformă simetrică

Pătrat mediu pentru distribuția uniformă simetrică

Dispersie pentru distribuție simetrică uniformă

În același timp, pentru un proces uniform distribuit.
Entropia diferenţială a unui semnal cu distribuţie uniformă
.
Diferența dintre entropiile diferențiale ale unui proces normal și uniform distribuit nu depinde de mărimea dispersiei
= 0,3 biți/număr
Astfel, debitul și capacitatea canalului de comunicație pentru un proces cu o distribuție normală este mai mare decât pentru unul uniform.
Să determinăm capacitatea (volumul) canalului de comunicare
V k = T k C k = 10×60×2322 = 1,3932 Mbit.
Să determinăm cantitatea de informații care poate fi transmisă în 10 minute de funcționare a canalului
10× 60× 2322= 1,3932 Mbit.
Sarcini

Folosind resursele de pe Internet, găsiți răspunsuri la întrebările:

Exercitiul 1

1. Care este procesul de transmitere a informațiilor?

Transferul de informații- procesul fizic prin care se transferă informația in spatiu. Am înregistrat informațiile pe un disc și le-am mutat în altă cameră. Acest proces se caracterizează prin prezența următoarelor componente:

2. Schema generală a transferului de informații

3. Enumerați canalele de comunicare pe care le cunoașteți

Legătură(Engleză) canal, linie de date) - un sistem de mijloace tehnice și un mediu de propagare a semnalului pentru transmiterea mesajelor (nu numai a datelor) de la o sursă la un destinatar (și invers). Canal de comunicare, înțeles în sens restrâns ( calea de comunicare), reprezintă doar mediul fizic de propagare a semnalelor, de exemplu, linie fizică comunicatii.

În funcție de 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 lat. comunicatio - comunicare) este transmiterea și recepția oricărei informații (sunet, imagine, date, text) la distanță prin diverse sisteme electromagnetice (cabluri și canale de fibră optică, canale radio). și alte canale de comunicații cu fir și fără fir).

Rețeaua de telecomunicații este un sistem de mijloace tehnice prin care se realizează telecomunicațiile.

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

Telecomunicațiile computerizate sunt telecomunicații ale căror dispozitive terminale sunt computere.

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

Telecomunicațiile computerizate încep să fie introduse în educație. În învățământul superior, acestea sunt utilizate pentru coordonarea cercetării științifice, schimbul prompt de informații între participanții la proiect, învățământul la distanță și consultări. În sistemul de învățământ școlar - creșterea eficienței activităților independente ale elevilor legate de diferite tipuri de muncă creativă, inclusiv activități educaționale, bazate pe utilizarea pe scară largă a metodelor de cercetare, accesul liber la baze de date și schimbul de informații cu partenerii atât din cadrul tara si in strainatate.

5. Care este lățimea de bandă a unui canal de transmitere a informațiilor?
Lățimea de bandă- caracteristica metrică care arată raportul dintre numărul maxim 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 utilizatorului. Se estimează prin cantitatea de date pe care rețeaua le poate transfera, în limita unității 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 viteză posibilă de transmitere a informațiilor într-un canal dat se numește debitul său. Capacitatea canalului, prin definiție, este viteza de transmitere a informațiilor atunci când se utilizează „cea mai bună” (optimă) sursă, codificator și decodor pentru un canal dat, deci caracterizează doar canalul.

Procesul de transfer de informații este prezentat schematic în figură. Se presupune că există o sursă și un destinatar al informațiilor. Mesajul de la sursă către destinatar este transmis printr-un canal de comunicare (canal de informare).

Orez. 3. – Procesul de transfer de informații

În acest proces, informațiile sunt prezentate și transmise sub forma unei anumite secvențe de semnale, simboluri, semne. De exemplu, în timpul unei conversații directe între oameni, sunt transmise semnale sonore - vorbire; atunci când citește un text, o persoană percepe litere - simboluri grafice. Secvența transmisă se numește mesaj. De la sursă la receptor, mesajul este transmis printr-un mediu material (sunet – unde acustice în atmosferă, imagine – unde electromagnetice ușoare). Dacă în timpul procesului de transmitere sunt folosite mijloace tehnice de comunicare, acestea sunt apelate canalele de transmitere a informațiilor(canale de informare). Acestea includ telefon, radio, televiziune.

Putem spune că simțurile umane acționează ca canale de informare biologică. Cu ajutorul lor, impactul informațional asupra unei persoane este transmis în memorie.

Claude Shannon, a fost propusă o diagramă a procesului de transmitere a informației prin canalele tehnice de comunicare, prezentată în figură.

Orez. 4. – Procesul de transfer de informații conform lui Shannon

Funcționarea unei astfel de scheme poate fi explicată în procesul de vorbire la telefon. Sursa de informații este persoana care vorbește. Dispozitivul de codificare este un microfon al receptorului telefonic, cu ajutorul căruia undele sonore (vorbirea) sunt convertite în semnale electrice. Canalul de comunicație este rețeaua telefonică (fire, comutatoare ale nodurilor telefonice prin care trece semnalul)). Dispozitivul de decodare este receptor(căști) unei persoane care ascultă - un receptor de informații. Aici semnalul electric de intrare este convertit în sunet.

Comunicarea în care transmisia este sub forma unui semnal electric continuu se numește comunicare analogică.

Sub codificare se referă la orice transformare a informaţiei provenite dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia printr-un canal de comunicare.

În prezent, comunicațiile digitale sunt utilizate pe scară largă, atunci când informațiile transmise sunt codificate în formă binară (0 și 1 sunt cifre binare), apoi decodificate în text, imagine, sunet. Comunicarea digitală este discretă.

Termenul „zgomot” se referă la diferite tipuri de interferențe care distorsionează semnalul transmis și duc la pierderea de informații. O astfel de interferență, în primul rând, apare din motive tehnice: calitatea slabă a liniilor de comunicație, nesiguranța diferitelor fluxuri de informații transmise pe aceleași canale unele de altele. În astfel de cazuri, este necesară protecția împotriva zgomotului.

În primul rând se aplică metode tehnice protecția canalelor de comunicație împotriva zgomotului. De exemplu, folosind un cablu de ecran în loc de un fir gol; utilizarea diferitelor tipuri de filtre care separă semnalul util de zgomot etc.

Cu toate acestea, redundanța nu ar trebui să fie prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la creșterea costurilor de comunicare. Teoria de codificare a lui K. Shannon ne permite să obținem un cod care va fi optim. În acest caz, redundanța informațiilor transmise va fi minimă posibilă, iar fiabilitatea informațiilor primite va fi maximă.

În sistemele moderne de comunicații digitale, următoarea tehnică este adesea folosită pentru a combate pierderea de informații în timpul transmisiei. Întregul mesaj este împărțit în porțiuni - blocuri. Pentru fiecare bloc, o sumă de control (suma cifrelor binare) este calculată și transmisă împreună cu blocul. La locul de primire, suma de control a blocului primit este recalculată, iar dacă nu coincide cu cea inițială, atunci transmiterea acestui bloc se repetă. Acest lucru se va întâmpla până la început și final sume de control nu se va potrivi.

Rata de transfer de informații este volumul de informații al unui mesaj transmis pe unitatea de timp. Unități de măsurare a vitezei fluxului de informații: bit/s, byte/s etc.

Liniile de comunicații pentru informații tehnice (linii telefonice, comunicații radio, cablu de fibră optică) au o limită de viteză de transfer de date numită capacitatea canalului de informare. Restricțiile de viteză de transmisie sunt de natură fizică.

| clasa a 8-a | Planificarea lecțiilor pentru anul școlar | Lucrează în retea locala clasa de calculatoare în modul de partajare a fișierelor

Lectia 2
Lucrul într-o rețea locală a unei clase de calculatoare în modul de partajare a fișierelor

Transferul de informații prin canale tehnice de comunicare

Transferul de informații prin canale tehnice de comunicare

Schema Shannon

Omul de știință american, unul dintre fondatorii teoriei informației, Claude Shannon a propus o diagramă a procesului de transmitere a informațiilor prin canalele tehnice de comunicare (Fig. 1.3).

Orez. 1.3. Schema unui sistem de transmitere a informațiilor tehnice

Funcționarea unei astfel de scheme poate fi explicată folosind procesul familiar de a vorbi la telefon. O sursă de informare- o persoană care vorbește. Codificator- un microfon al receptorului telefonic, cu ajutorul căruia undele sonore (vorbirea) sunt convertite în semnale electrice. Link - reteaua telefonica(fire, comutatoare ale nodurilor telefonice prin care trece semnalul). Decodor- un receptor de telefon (căști) al unei persoane care ascultă - un receptor de informații. Aici semnalul electric de intrare este convertit în sunet.

Aici, informațiile sunt transmise sub forma unui semnal electric continuu. Acest comunicare analogică.

Codificarea și decodarea informațiilor

Sub codificare se referă la orice transformare a informaţiei provenite dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia printr-un canal de comunicare.

În zorii erei radio, a fost folosit codul alfabetic Morse. Textul a fost convertit într-o secvență de puncte și liniuțe (semnale scurte și lungi) și difuzat. Persoana care a primit o astfel de transmisie prin ureche trebuia să poată decoda codul înapoi în text. Chiar și mai devreme, codul Morse a fost folosit în comunicațiile telegrafice. Transmiterea de informații folosind codul Morse este un exemplu de comunicare discretă.

Protecție împotriva zgomotului și a zgomotului. Teoria codificării Shannon

Informațiile prin canalele de comunicare sunt transmise folosind semnale de diferite naturi fizice: electrice, electromagnetice, ușoare, acustice. Conținutul informațional al unui semnal constă în valoarea sau modificarea valorii mărimii sale fizice (intensitatea curentului, luminozitatea luminii etc.). Termenul „zgomot” se referă la diferite tipuri de interferențe care distorsionează semnalul transmis și duc la pierderea de informații. O astfel de interferență apare în primul rând din motive tehnice: calitatea slabă a liniilor de comunicație, nesiguranța diferitelor fluxuri de informații transmise pe aceleași canale unele de altele. Adesea, atunci când vorbim la telefon, auzim zgomote, trosnituri care îngreunează înțelegerea interlocutorului, sau conversația noastră se suprapune conversației altor persoane. În astfel de cazuri, este necesară protecția împotriva zgomotului.

În primul rând se aplică metode tehnice de protejare a canalelor de comunicare de la expunerea la zgomot. Astfel de metode pot fi foarte diferite, uneori simple, alteori foarte complexe. De exemplu, folosind cablu ecranat în loc de sârmă goală; utilizarea diferitelor tipuri de filtre care separă semnalul util de zgomot etc.

K. Shannon a dezvoltat o teorie specială de codificare, oferind metode de combatere a zgomotului. Una dintre ideile importante ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicare trebuie să fie redundant. Datorită acestui fapt, pierderea unei anumite părți a informațiilor în timpul transmisiei poate fi compensată. De exemplu, dacă sunteți greu de auz atunci când vorbiți la telefon, atunci prin repetarea fiecărui cuvânt de două ori, aveți șanse mai mari ca cealaltă persoană să vă înțeleagă corect.

Totuși, nu poți face redundanţă prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la costuri mai mari de comunicare. Teoria codificării lui Shannon ne permite să obținem un cod care va fi optim. În acest caz, redundanța informațiilor transmise va fi minimă posibilă, iar fiabilitatea informațiilor primite va fi maximă.

ÎN sisteme moderneÎn comunicațiile digitale, următoarea tehnică este adesea folosită pentru a combate pierderea de informații în timpul transmisiei. Întregul mesaj este împărțit în porțiuni - pachete. Pentru fiecare pachet, o sumă de control (suma cifrelor binare) este calculată și transmisă împreună cu pachetul. La locul de primire, suma de control a pachetului primit este recalculată, iar dacă nu coincide cu cea inițială, atunci transmiterea acestui pachet se repetă. Acest lucru se întâmplă până când sumele de control sursă și destinație se potrivesc.

Pe scurt despre principalul lucru

Orice sistem de transmitere a informațiilor tehnice constă dintr-o sursă, un receptor, dispozitive de codificare și decodare și un canal de comunicație.

Sub codificare se referă la transformarea informaţiei provenite dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia pe un canal de comunicare. Decodare este transformarea inversă.

Zgomot- Aceasta este o interferență care duce la pierderea de informații.

Teoria codificării a fost dezvoltată metode prezentarea informaţiei transmise în vederea reducerii pierderilor acesteia sub influenţa zgomotului.

Întrebări și sarcini

1. Numiți elementele principale ale schemei de transfer de informații propuse de K. Shannon.

2. Ce este codificarea și decodificarea atunci când transmiteți informații?

3. Ce este zgomotul? Care sunt consecințele acesteia în transmiterea informațiilor?

4. Care sunt câteva modalități de a face față zgomotului?

EC TsOR: Partea 2, concluzie, completare la capitolul 1, § 1.1. TsOR nr. 1.

Slide 2

Sisteme de transmitere a informațiilor tehnice

Din istorie: primul sistem tehnic de transmisie a fost telegraful (1837); apoi a fost telefonul a fost inventat(1876 americanul Alexander Bell); invenția radioului (1895 inginer rus Alexander Stepanovici Popov. 1896 inginer italian G. Marconi) televiziunea și internetul au apărut în secolul al XX-lea

Slide 3

Modelul lui K. Shannon de transfer de informații

Toate metodele enumerate de transmitere a comunicațiilor informaționale se bazează pe transmiterea unui semnal fizic (electric sau electromagnetic) la distanță și sunt supuse anumitor legi generale. Studiul acestor legi este realizat de teoria comunicării, care a apărut în anii 1920. Aparatul matematic al teoriei comunicării - teoria matematică a comunicării, a fost dezvoltat de omul de știință Claude Shannon.

Slide 4

Model de transfer de informații prin canalele tehnice de comunicare

PROTECȚIA CANALULUI DE COMUNICARE CU ZGOMOT ÎMPOTRIVA ZGOMOTULUI DISPOZITIV DE CODARE RECEPTOR DE INFORMAȚII DISPOZITIV DE DECODARE SURSA DE INFORMAȚII

Slide 5

Un exemplu despre cum funcționează un model de transmitere a informațiilor prin canale tehnice

DISPOZITIV DE CODIFICARE MICROFON CANAL DE COMUNICARE DISPOZITIV DE CODIFICARE RECEPTOR

Slide 6

Codificarea informațiilor

Aceasta este orice transformare a informațiilor care provin dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia printr-un canal de comunicare. Forme de semnal codificat transmis prin canalele tehnice de comunicare: electricitate semnal radio

Slide 7

Modern sisteme informatice transmiterea informaţiei este reţelele de calculatoare.

ÎN retele de calculatoare codificarea este procesul de conversie a codului binar al computerului în semnal fizic tip care este transmis pe un canal de comunicație, decodarea este procesul invers de conversie a semnalului transmis în cod de computer.

Slide 8

Probleme rezolvate de dezvoltatorii sistemelor de transmitere a informațiilor tehnice:

cum se asigură cea mai mare viteză de transfer de informații; cum să reduceți pierderea de informații în timpul transmisiei. K. Shannon a fost primul care a preluat aceste probleme și a creat știința teoriei informației.

Slide 10

depinde de implementarea sa tehnică. În rețelele de calculatoare se folosesc următoarele mijloace de comunicare: linii telefonice (10÷100 Kbit/s); cabluri electrice; comunicare prin cablu fibră optică (10÷100 Mbit/s); comunicare radio (10÷100 Mbit/s).

Slide 11

Rata de transfer de informații

depinde nu numai de lățimea de bandă a canalului de comunicație, ci și de adâncimea de biți a codificării informațiilor. Lungimea codului mesajului ar trebui să fie cât mai scurtă posibil.

Slide 12

Zgomot

Termenul „zgomot” se referă la diferite tipuri de interferențe care distorsionează semnalul transmis și duc la pierderea de informații. Motive tehnice ale interferenței: calitatea slabă a liniilor de comunicație; nesiguranța diferitelor fluxuri de informații transmise prin aceleași canale unele de altele. Prezența zgomotului duce la pierderea de informații

Slide 13

Protecție împotriva zgomotului

Shannon a dezvoltat o teorie specială de codificare care furnizează metode pentru a trata zgomotul. Una dintre cele mai importante idei ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicație trebuie să fie redundant. Redundanța codului este repetarea repetată a datelor transmise.