Схема передачі. Канал передачі. Швидкість передачі.

Існують три види інформаційних процесів: зберігання, передача, обробка.

Зберігання інформації:

· Носії інформації.

· Види пам'яті.

· Сховища інформації.

· Основні властивості сховищ інформації.

Зі збереженням інформації пов'язані такі поняття: носій інформації (пам'ять), внутрішня пам'ять, зовнішня пам'ять, сховище інформації.

Носій інформації – це фізичне середовище, що безпосередньо зберігає інформацію. Пам'ять людини можна назвати оперативною пам'яттю. Завчені знання відтворюються людиною миттєво. Власну пам'ять ми ще можемо назвати внутрішньою пам'яттюоскільки її носій – мозок – знаходиться всередині нас.

Всі інші види носіїв інформації можна назвати зовнішніми (стосовно людини): дерево, папірус, папір і т.д. Сховище інформації - це належним чином організована інформація на зовнішніх носіях, призначена для тривалого зберігання та постійного використання (наприклад, архіви документів, бібліотеки, картотеки). Основний інформаційної одиницею сховища є певний фізичний документ: анкета, книга та інших. Під організацією сховища розуміється наявність певної структури, тобто. упорядкованість, класифікація документів, що зберігаються для зручності роботи з ними. Основні властивості сховища інформації: обсяг інформації, що зберігається, надійність зберігання, час доступу (тобто час пошуку необхідних відомостей), наявність захисту інформації.

Інформація, що зберігається на пристроях комп'ютерної пам'яті, прийнято називати даними. Організовані сховища даних на пристроях зовнішньої пам'ятікомп'ютера прийнято називати базами та банками даних.

Обробка інформації:

· Загальна схемапроцесу обробки інформації

· Постановка задачі обробки.

· Виконавець обробки.

· Алгоритм обробки.

· Типові завдання обробки інформації.

Схема обробки інформації:

Вихідна інформація – виконавець обробки – підсумкова інформація.

У процесі обробки інформації вирішується деяка інформаційна задача, яка попередньо може бути поставлена у традиційній формі: дано деякий набір вихідних даних, потрібно отримати деякі результати. Сам процес переходу від вихідних даних до результату є процес обробки. Об'єкт чи суб'єкт, який здійснює обробку, називають виконавцем обробки.

Для успішного виконання обробки інформації виконавцю (людині або пристрою) може бути відомий алгоритм обробки, тобто. послідовність дій, яку слід виконати, щоб досягти потрібного результату.

Розрізняють два типи обробки інформації. Перший тип обробки: обробка, пов'язана з отриманням нової інформації, нового змісту знань (вирішення математичних завдань, аналіз ситуації та ін.). Другий тип обробки: обробка, пов'язана зі зміною форми, але не змінює змісту (наприклад, переклад тексту з однієї мови іншою).

Важливим видом обробки інформації є кодування - перетворення інформації на символьну форму, зручну для її зберігання, передачі, обробки. Кодування активно використовується у технічних засобах роботи з інформацією (телеграф, радіо, комп'ютери). Інший вид обробки інформації – структурування даних (внесення певного порядку до сховища інформації, класифікація, каталогізація даних).

Ще один вид обробки інформації - пошук у деякому сховищі інформації необхідних даних, що задовольняють певним умовам пошуку (запиту). Алгоритм пошуку залежить від методу організації інформації.

Передача інформації:

· Джерело та приймач інформації.

· Інформаційні канали.

· Роль органів чуття у процесі сприйняття інформації людиною.

· Структура технічних системзв'язку.

· Що таке кодування та декодування.

· Поняття шуму; прийоми захисту від шуму

· Швидкість передачі інформації та пропускна здатність каналу.

Схема передачі:

Джерело інформації – інформаційний канал – приймач інформації.

Інформація подається та передається у формі послідовності сигналів, символів. Від джерела до приймача повідомлення передається через деяке матеріальне середовище. Якщо процесі передачі використовуються технічні засоби зв'язку, їх називають каналами передачі (інформаційними каналами). До них належать телефон, радіо, ТБ. Органи чуття людини виконують роль біологічних інформаційних каналів.

Процес передачі інформації з технічних каналів зв'язку відбувається за наступною схемою (за Шенноном):

Терміном «шум» називають різного роду перешкоди, що спотворюють сигнал, що передається і приводять до втрати інформації. Такі перешкоди, перш за все, виникають з технічних причин: погана якість ліній зв'язку, незахищеність один від одного різних потоків інформації, що передається одним і тим самим каналам. Для захисту від шуму застосовуються різні способинаприклад, застосування різного роду фільтрів, що відокремлюють корисний сигнал від шуму.

Клодом Шенноном було розроблено спеціальну теорію кодування, що дає методи боротьби з шумом. Одна з важливих ідей цієї теорії полягає в тому, що код, що передається по лінії зв'язку, повинен бути надлишковим. За рахунок цього втрата якоїсь частини інформації під час передачі може бути компенсована. Однак не можна робити надмірність надто великою. Це призведе до затримок та подорожчання зв'язку.

Під час обговорення теми про вимірювання швидкості передачі можна залучити прийом аналогії. Аналог – процес перекачування води водопровідними трубами. Тут каналом передачі є труби. Інтенсивність (швидкість) цього характеризується витратою води, тобто. кількістю літрів, що перекачуються за одиницю часу. У процесі передачі каналами є технічні лінії зв'язку. За аналогією з водопроводом можна говорити про інформаційний потік, що передається каналами. Швидкість передачі – це інформаційний обсяг повідомлення, що передається в одиницю часу. Тому одиниці виміру швидкості інформаційного потоку: біт/с, байт/с та ін.

Ще одне поняття – пропускна спроможність інформаційних каналів – також можна пояснити з допомогою «водопровідної» аналогії. Збільшити витрати води через труби можна шляхом збільшення тиску. Але цей шлях не нескінченний. При надмірному тиску трубу може розірвати. Тому гранична витрата води, яку можна назвати пропускною здатністю водопроводу. Аналогічну межу швидкості передачі мають і технічні лінії інформаційного зв'язку. Причини цього також мають фізичний характер.

1. Класифікація та характеристики каналу зв'язку
Канал зв'язку – це сукупність засобів, призначених передачі сигналів (повідомлень).
Для аналізу інформаційних процесів каналі зв'язку можна використовувати його узагальнену схему, наведену на рис. 1.

ІІ

ЛЗ

ПІ

На рис. 1 прийняті такі позначення: X, Y, Z, W- Сигнали, повідомлення ; f- Перешкода; ЛЗ- лінія звязку; ІІ, ПІ- Джерело та приймач інформації; П- Перетворювачі (кодування, модуляція, декодування, демодуляція).
Існують різні типиканалів, які можна класифікувати за різними ознаками:
1. За типом ліній зв'язку: провідні; кабельні; оптико-волоконні;
лінії електропередач; радіоканали і т.д.
2. За характером сигналів: безперервні; дискретні; дискретно-безперервні (сигнали на вході системи дискретні, а на виході безперервні, і навпаки).
3. За перешкодами: канали без перешкод; з перешкодами.
Канали зв'язку характеризуються:
1. Ємність каналу визначається як добуток часу використання каналу T до,ширини спектру частот, що пропускаються каналом F дота динамічного діапазону D до. , який характеризує здатність каналу передавати різні рівні сигналів

V до = T до F до D до.(1)
Умови узгодження сигналу з каналом:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k .
2.Швидкість передачі - Середня кількість інформації, що передається в одиницю часу.
3.
4. Надмірність – забезпечує достовірність інформації ( R= 0?1).
Одним із завдань теорії інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації та пропускної спроможностіканалу зв'язку від параметрів каналу та характеристик сигналів та перешкод.
Канал зв'язку образно порівнювати з дорогами. Вузькі дороги – мала пропускна спроможність, але дешево. Широкі дороги – гарна пропускна спроможність, але дорого. Пропускна здатність визначається «найвужчим» місцем.
Швидкість передачі даних значною мірою залежить від передавального середовища в каналах зв'язку, як використовуються різні типи ліній зв'язку.
Провідні:
1. Провідні– кручена пара (що частково пригнічує електромагнітне випромінюванняінших джерел). Швидкість передачі 1 Мбіт/с. Використовується в телефонних мережах і передачі даних.
2. Коаксіальний кабель.Швидкість передачі 10–100 Мбіт/с – використовується у локальних мережах, кабельному телебаченніі т.д.
3. Оптико-волоконна.Швидкість передачі 1 Гбіт/с.
У середовищах 1-3 згасання в дБ лінійно залежить від відстані, тобто. потужність падає за експонентом. Тому через певну відстань потрібно ставити регенератори (підсилювачі).
Радіолінії:
1. Радіоканал.Швидкість передачі 100-400 Кбіт/с. Використовує радіочастоти до 1000 МГц. До 30 МГц за рахунок відбиття від іоносфери можливе поширення електромагнітних хвиль за межі прямої видимості. Але цей діапазон дуже зашумлений (наприклад, аматорським радіозв'язком). Від 30 до 1000 МГц – іоносфера прозора і потрібна пряма видимість. Антени встановлюються на висоті (іноді встановлюються регенератори). Використовуються в радіо та телебаченні.
2. Мікрохвильові лінії.Швидкість передачі до 1 Гбіт/с. Використовують радіочастоти понад 1000 МГц. При цьому необхідна пряма видимість та гостроспрямовані параболічні антени. Відстань між регенераторами 10-200 км. Використовуються для телефонного зв'язку, телебачення та передачі даних.
3. Супутниковий зв'язок . Використовуються мікрохвильові частоти, а супутник служить регенератором (причому багатьом станцій). Характеристики ті самі, що в мікрохвильових ліній.
2. Пропускна спроможність дискретного каналу зв'язку
Дискретний канал є сукупність засобів, призначених передачі дискретних сигналів .
Пропускна спроможність каналу зв'язку – максимальна теоретично досяжна швидкість передачі за умови, що похибка вбирається у заданої величини. Швидкість передачі - Середня кількість інформації, що передається в одиницю часу. Визначимо вирази для розрахунку швидкості передачі інформації та пропускної спроможності дискретного каналу зв'язку.
При передачі кожного символу в середньому каналом зв'язку проходить кількість інформації, що визначається за формулою
I (Y, X) = I (X, Y) = H (X) - H (X / Y) = H (Y) - H (Y / X), (2)
де: I (Y, X) -взаємна інформація, тобто кількість інформації, що міститься в Yщодо X;H(X)- Ентропія джерела повідомлень; H (X/Y)- Умовна ентропія, що визначає втрату інформації на один символ, пов'язану з наявністю перешкод і спотворень.
При надсиланні повідомлення X Tтривалості T,що складається з nелементарних символів, середня кількість інформації, що передається з урахуванням симетрії взаємної кількості інформації дорівнює:
I(Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n. (4)
Швидкість передачі залежить від статистичних властивостей джерела, методу кодування і властивостей каналу.
Пропускна спроможність дискретного каналу зв'язку
. (5)
Максимально-можливе значення, тобто. максимум функціоналу шукається на всій безлічі функцій розподілу ймовірності p (x).
Пропускна здатність залежить від технічних характеристикканалу (швидкості апаратури, виду модуляції, рівня перешкод та спотворень тощо). Одиницями виміру пропускної спроможності каналу є: , , , .
2.1 Дискретний канал зв'язку без перешкод
Якщо перешкоди у каналі зв'язку відсутні, то вхідні та вихідні сигнали каналу пов'язані однозначною, функціональною залежністю.
У цьому умовна ентропія дорівнює нулю, а безумовні ентропії джерела та приймача рівні, тобто. середня кількість інформації в прийнятому символі щодо переданого дорівнює
I(X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.
Якщо Х Т– кількість символів за час Tшвидкість передачі інформації для дискретного каналу зв'язку без перешкод дорівнює
(6)
де V = 1/- Середня швидкість передачі одного символу.
Пропускна здатність для дискретного каналу зв'язку без перешкод
(7)
Т.к. максимальна ентропія відповідає для рівноймовірних символів, то пропускна здатність для рівномірного розподілу і статистичної незалежності символів, що передаються, дорівнює:
. (8)
Перша теорема Шеннона для каналу: Якщо потік інформації, вироблюваний джерелом, досить близька пропускну здатність каналу зв'язку, тобто.
, де - скільки завгодно мала величина,
то завжди можна знайти такий спосіб кодування, який забезпечить передачу всіх повідомлень джерела, причому швидкість передачі буде дуже близькою до пропускної здатності каналу.
Теорема не відповідає питанням, яким чином здійснювати кодування.
приклад 1.Джерело виробляє 3 повідомлення з ймовірностями:
p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 та p 3 = 0,7.
Повідомлення незалежні та передаються рівномірним двійковим кодом ( m = 2) з тривалістю символів, що дорівнює 1 мс. Визначити швидкість передачі по каналу зв'язку без перешкод.
Рішення:Ентропія джерела дорівнює

[біт/с].
Для передачі 3 повідомлень рівномірним кодом необхідно два розряди, при цьому тривалість кодової комбінації дорівнює 2t.
Середня швидкість передачі сигналу
V = 1/2 t = 500 .
Швидкість передачі
C = vH = 500×1,16 = 580 [біт/с].
2.2 Дискретний канал зв'язку з перешкодами
Ми розглядатимемо дискретні канализв'язку без пам'яті.
Каналом без пам'яті називається канал, у якому кожен переданий символ сигналу, перешкоди впливають, незалежно від цього, які сигнали передавалися раніше. Тобто, перешкоди не створюють додаткові корелятивні зв'язки між символами. Назва "без пам'яті" означає, що при черговій передачі канал як би не пам'ятає результатів попередніх передач.
За наявності перешкоди середня кількість інформації у прийнятому символі повідомленні – Y, щодо переданого – Xодно:
.
Для символу повідомлення X Tтривалості T,що складається з nелементарних символів середня кількість інформації у прийнятому символі повідомленні – Y Tщодо переданого – X Tодно:
I (Y T , X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n = 2320 біт/с
Пропускна здатність безперервного каналу з перешкодами визначається за формулою

=2322 біт/с.
Доведемо, що інформаційна ємність безперервного каналу без пам'яті з адитивним шумом гауса при обмеженні на пікову потужність не більше інформаційної ємності такого ж каналу при тій же величині обмеження на середню потужність.
Математичне очікування для симетричного рівномірного розподілу

Середній квадрат для симетричного рівномірного розподілу

Дисперсія для рівномірного симетричного розподілу

При цьому для рівномірно-розподіленого процесу .
Диференційна ентропія сигналу з рівномірним розподілом
.
Різниця диференціальних ентропій нормального та рівномірно розподіленого процесу не залежить від величини дисперсії
= 0,3 біт/відрах.
Таким чином, пропускна здатність та ємність каналу зв'язку для процесу з нормальним розподілом вище, ніж для рівномірного.
Визначимо ємність (обсяг) каналу зв'язку
V k = T k C k = 10 60 2322 = 1,3932 Мбіт.
Визначимо кількість інформації, яка може бути передана за 10 хвилин роботи каналу
10× 60× 2322= 1,3932 Мбіт.
Завдання

Використовуючи ресурси Інтернет, знайти відповіді на запитання:

Завдання 1

1. Що являє собою процес передачі?

Передача інформації- фізичний процес, за допомогою якого здійснюється переміщення інформації в просторі. Записали інформацію на диск та перенесли до іншої кімнати.Цей процес характеризується наявністю наступних компонентів:

2. Загальна схема передачі

3. Перерахуйте відомі вам канали зв'язку

Канал зв'язку(англ. channel, data line) - система технічних засобів та середовище поширення сигналів для передачі повідомлень (не тільки даних) від джерела до одержувача (і навпаки). Канал зв'язку, що розуміється у вузькому значенні ( тракт зв'язку), представляє лише фізичне середовище поширення сигналів, наприклад, фізичну лініюзв'язку.

За типом середовища поширення канали зв'язку поділяються на:

4. Що таке телекомунікації та комп'ютерні телекомунікації?

Телекомунікації(грецьк. tele - вдалину, далеко і лат. communicatio - спілкування) - це передача та прийом будь-якої інформації (звуку, зображення, даних, тексту) на відстань по різних електромагнітних системах (кабельним та оптоволоконним каналам, радіоканалам та іншим провідним і бездротовим каналам зв'язку).

Телекомунікаційна мережа- це система технічних засобів, з якої здійснюються телекомунікації.

До телекомунікаційних мереж належать:
1. Комп'ютерні мережі (для передачі)
2. Телефонні мережі (передача голосової інформації)
3. Радіомережі (передача голосової інформації – широкомовні послуги)
4. Телевізійні мережі (передача голосу та зображення - широкомовні послуги)

Комп'ютерні телекомунікації - телекомунікації, кінцевими пристроями є комп'ютери.

Передача інформації з комп'ютера на комп'ютер називається синхронним зв'язком, а через проміжну ЕОМ, що дозволяє накопичувати повідомлення та передавати їх на персональні комп'ютериу міру запиту користувачем - асинхронної.

Комп'ютерні телекомунікації починають впроваджуватися у освіту. У вищій школі їх використовують для координації наукових досліджень, оперативного обміну інформацією між учасниками проектів, навчання на відстані, проведення консультацій. У системі шкільного освіти - підвищення ефективності самостійної діяльності учнів, що з різноманітними видами творчих робіт, включаючи і навчальну діяльність, з урахуванням широкого використання дослідницьких методів, вільного доступу до баз даних, обміну інформацією з партнерами як у країні, і там.

5. Що таке пропускна спроможність каналу передачі?
Пропускна здатність- метрична характеристика, що показує співвідношення граничної кількості одиниць, що проходять (інформації, предметів, об'єму) в одиницю часу через канал, систему, вузол.
В інформатиці визначення пропускної спроможності зазвичай застосовується до каналу зв'язку та визначається максимальною кількістюпереданої/отриманої інформації за одиницю часу.
Пропускна здатність - один із найважливіших з погляду користувачів факторів. Вона оцінюється кількістю даних, які мережа межі може передати за одиницю часу від одного приєднаного до неї пристрою до іншого.

Швидкість передачі залежить значною мірою від її створення (продуктивності джерела), способів кодування і декодирования. Найбільша можлива у цьому каналі швидкість передачі називається його пропускної спроможністю. Пропускна здатність каналу, за визначенням, є швидкість передачі інформації при використанні найкращих (оптимальних) для даного каналу джерела, кодера і декодера, тому вона характеризує тільки канал.

Схематично процес передачі показаний малюнку. При цьому передбачається, що є джерело та одержувач інформації. Повідомлення від джерела до одержувача передається через канал зв'язку (інформаційного каналу).

Мал. 3. - Процес передачі інформації

У такому процесі інформація подається та передається у формі деякої послідовності сигналів, символів, знаків. Наприклад, за безпосередньої розмові для людей відбувається передача звукових сигналів - мови, під час читання тексту людина сприймає букви – графічні символи. Передається послідовність називається повідомленням. Від джерела до приймача повідомлення передається через деяке матеріальне середовище (звук - акустичні хвилі у атмосфері, зображення – світлові електромагнітні хвилі). Якщо в процесі передачі використовуються технічні засоби зв'язку, їх називають каналами передачі інформації(Інформаційними каналами). До них належать телефон, радіо, телебачення.

Можна говорити, що органи чуття людини виконують роль біологічних інформаційних каналів. З їхньою допомогою інформаційний вплив на людину доноситься до пам'яті.

Клодом Шенноном, була запропонована схема процесу передачі інформації з технічних каналів зв'язку, представлена на малюнку.

Мал. 4. - Процес передачі інформації по Шеннону

Роботу такої схеми можна пояснити на розмові по телефону. Джерелом інформації є людина, що говорить. Кодуючим пристроєм – мікрофон трубки, за допомогою якого звукові хвилі (мова) перетворюються на електричні сигнали. Каналом зв'язку є телефонна мережа (проводи, комутатори телефонних вузлів, через які проходить сигнал)). Декодуючим пристроєм є слухавка(навушник) слухача людини – приймач інформації. Тут електричний сигнал, що прийшов, перетворюється на звук.

Зв'язок, при якій передача виробляється у формі безперервного електричного сигналу, називається аналоговим зв'язком.

Під кодуваннямрозуміється будь-яке перетворення інформації, що йде від джерела, у форму, придатну для її передачі каналом зв'язку.

В даний час широко використовується цифровий зв'язок, коли інформація, що передається, кодується в двійкову форму (0 і 1 - двійкові цифри), а потім декодується в текст, зображення, звук. Цифровий зв'язок є дискретним.

Терміном "шум" називають різного роду перешкоди, що спотворюють сигнал, що передається і приводять до втрати інформації. Такі перешкоди, перш за все, виникають з технічних причин: погана якість ліній зв'язку, незахищеність один від одного різних потоків інформації, що передається одним і тим самим каналам. У таких випадках необхідний захист від шуму.

Насамперед застосовуються технічні способизахисту каналів зв'язку від дії шумів. Наприклад, використання екранного кабелю замість "голого" дроту; застосування різного роду фільтрів, що відокремлюють корисний сигнал від шуму та ін.

Однак, не можна робити надмірність надто великою. Це призведе до затримок та подорожчання зв'язку. Теорія кодування К. Шеннона таки дозволяє отримати такий код, який буде оптимальним. При цьому надмірність інформації, що передається, буде мінімально-можливою, а достовірність прийнятої інформації - максимальною.

У сучасних системах цифрового зв'язку часто застосовується наступний прийом боротьби з втратою інформації під час передачі. Усі повідомлення розбивається на порції - блоки. Для кожного блоку обчислюється контрольна сума (сума двійкових цифр), яка передається разом із цим блоком. У місці прийому знову обчислюється контрольна сума прийнятого блоку, і якщо вона не збігається з початковою, то передача цього блоку повторюється. Так відбуватиметься доти, доки вихідна та кінцева контрольні сумине співпадуть.

Швидкість передачі– це інформаційний обсяг повідомлення, яке передається в одиницю часу. Одиниці виміру швидкості інформаційного потоку: біт/с, байт/с та ін.

Технічні лінії інформаційного зв'язку (телефонні лінії, радіозв'язок, оптико-волоконний кабель) мають межу швидкості передачі даних. пропускною спроможністю інформаційного каналу. Обмеження на швидкість передачі мають фізичний характер.

| 8 класи | Планування уроків на навчальний рік | Робота в локальної мережікомп'ютерного класу в режимі обміну файлами

Урок 2
Робота в локальній мережі комп'ютерного класу в режимі обміну файлами

Передача інформації з технічних каналів зв'язку

Передача інформації з технічних каналів зв'язку

Схема Шеннона

Американський вчений, один із засновників теорії інформації, Клод Шеннон запропонував схему процесу передачі інформації з технічних каналів зв'язку (рис. 1.3).

Мал. 1.3. Схема технічної системи передачі

Роботу такої схеми можна пояснити на знайомому процесі розмови по телефону. Джерело інформації- Говорить людина. Кодуючий пристрій- мікрофон телефонної трубки, за допомогою якого звукові хвилі (мова) перетворюються на електричні сигнали. Канал зв'язку - телефонна мережа(Проводи, комутатори телефонних вузлів, через які проходить сигнал). Декодуючий пристрій- телефонна трубка (навушник) слухача людини - приймача інформації. Тут електричний сигнал, що прийшов, перетворюється на звук.

Тут передача інформації проводиться у вигляді безперервного електричного сигналу. Це аналоговий зв'язок.

Кодування та декодування інформації

Під кодуванням розуміється будь-яке перетворення інформації, що йде від джерела, у форму, придатну для її передачі каналом зв'язку.

На зорі ери радіозв'язку застосовувався код абетки Морзе. Текст перетворювався на послідовність точок і тире (коротких і довгих сигналів) і передавався в ефір. Людина, яка приймала на слух таку передачу, повинна була зуміти декодувати код назад у текст. Ще раніше абетка Морзе використовувалася у телеграфному зв'язку. Передача інформації за допомогою абетки Морзе – приклад дискретного зв'язку.

Шум та захист від шуму. Теорія кодування Шеннона

Інформація каналами зв'язку передається у вигляді сигналів різної фізичної природи: електричних, електромагнітних, світлових, акустичних. Інформаційний зміст сигналу полягає у значенні або зміні значення його фізичної величини (сили струму, яскравості світла тощо). Терміном «шум»називають різного роду перешкоди, що спотворюють сигнал, що передається і приводять до втрати інформації. Такі перешкоди передусім виникають з технічних причин: погана якість ліній зв'язку, незахищеність один від одного різних потоків інформації, що передаються одним і тим самим каналам. Часто, розмовляючи телефоном, ми чуємо шум, тріск, що заважають зрозуміти співрозмовника, або на нашу розмову накладається розмова інших людей. У таких випадках необхідний захист від шуму.

Насамперед застосовуються технічні засоби захисту каналів зв'язкувід дії шумів. Такі способи бувають різними, іноді простими, іноді дуже складними. Наприклад, використання екранованого кабелю замість голого проводу; застосування різного роду фільтрів, що відокремлюють корисний сигнал від шуму, та ін.

К. Шеннон розробив спеціальну теорію кодування, що дає методи боротьби із шумом. Одна з важливих ідей цієї теорії полягає в тому, що код, що передається по лінії зв'язку, повинен бути надлишковим. За рахунок цього втрата якоїсь частини інформації під час передачі може бути компенсована. Наприклад, якщо при розмові телефоном вас погано чути, то, повторюючи кожне слово двічі, ви маєте більше шансів на те, що співрозмовник зрозуміє вас правильно.

Однак не можна робити надмірністьзанадто великий. Це призведе до затримок та подорожчання зв'язку. Теорія кодування Шеннона таки дозволяє отримати такий код, який буде оптимальним. При цьому надмірність інформації, що передається, буде мінімально можливою, а достовірність прийнятої інформації - максимальною.

У сучасних системахцифровий зв'язок часто застосовується наступний прийом боротьби з втратою інформації під час передачі. Усі повідомлення розбивається на порції - пакети. Для кожного пакета обчислюється контрольна сума (сума двійкових цифр), яка передається разом із цим пакетом. У місці прийому знову обчислюється контрольна сума прийнятого пакета, і якщо вона не збігається з початковою, то передача цього пакета повторюється. Так відбувається доти, поки вихідна та кінцева контрольні суми не збігатимуться.

Коротко про головне

Будь-яка технічна система передачі інформації складається з джерела, приймача, пристроїв кодування та декодування та каналу зв'язку.

Під кодуваннямрозуміється перетворення інформації, що йде від джерела, у форму, придатну для її передачі каналом зв'язку. Декодування- це зворотне перетворення.

Шум- це перешкоди, що призводять до втрати інформації.

У теорії кодування розроблено методиподання інформації з метою зменшення її втрат під впливом шуму.

Запитання та завдання

1. Назвіть основні елементи схеми передачі, запропонованої К. Шенноном.

2. Що таке кодування та декодування при передачі інформації?

3. Що таке гамір? Якими є його наслідки при передачі інформації?

4. Які існують способи боротьби із шумом?

ЕК ЦОР: Частина 2, висновок, додаток до глави 1, § 1.1. ЦОР №1.

Слайд 2

Технічні системи передачі інформації

З історії: першою технічною системою передачі став телеграф (1837); потім був винайдений телефон(1876 американець Олександр Белл); винахід радіо (1895 р. Російський інженер Олександр Степанович Попов.1896 р. італійський інженер Г. Марконі) у 20 столітті з'явилися телебачення та Інтернет

Слайд 3

Модель передачі К. Шеннона

Усі перелічені способи передачі інформаційного зв'язку ґрунтуються на передачі на відстань фізичного (електричного або електромагнітного) сигналу та підпорядковуються деяким загальним законам. Дослідженням цих законів займається теорія зв'язку, що виникла у 1920-х роках. Математичний апарат теорії зв'язку – математичну теорію зв'язку, розробив вчений Клод Шеннон.

Слайд 4

Модель передачі інформації з технічних каналів зв'язку

ШУМ КАНАЛ ЗВ'ЯЗКУ ЗАХИСТ ВІД ШУМУ КОДИРУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ПРИЄМНИК ІНФОРМАЦІЇ ДЕКОДУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЖЕРЕЛО ІНФОРМАЦІЇ

Слайд 5

Приклад роботи моделі передачі інформації з технічних каналів

КОДИРУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ МІКРОФОН КАНАЛ ЗВ'ЯЗКУ ДЕКОДУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ПРИЙМАЛЬНИК

Слайд 6

Кодування інформації

це будь-яке перетворення інформації, що йде від джерела, у форму, придатну для її передачі каналом зв'язку. Форми закодованого сигналу, переданого по технічних каналах зв'язку: електричний струмрадіосигнал

Слайд 7

Сучасні комп'ютерні системипередачі – це комп'ютерні мережі.

У комп'ютерних мережахкодування – це процес перетворення двійкового комп'ютерного коду фізичний сигналтого типу, який передається каналом зв'язку, декодування – це зворотний процес, перетворення сигналу, що передається, в комп'ютерний код.

Слайд 8

Завдання, які розв'язують розробники технічних систем передачі інформації:

як забезпечити максимальну швидкість передачі інформації; як зменшити втрати інформації під час передачі. К. Шеннон був першим, хто взявся за вирішення цих завдань і створив науку – теорію інформації.

Слайд 10

залежить від його технічної реалізації. У комп'ютерних мережах використовуються такі засоби зв'язку: телефонні лінії (10÷100 Кбіт/с);

електричний кабельний зв'язок;

оптоволоконний кабельний зв'язок (10÷100 Мбіт/с);

радіозв'язок (10÷100 Мбіт/с).

Слайд 11

Швидкість передачі

Терміном «шум» називають різного перешкоди, що спотворюють сигнал, що передається і приводять до втрати інформації. Технічні причини виникнення перешкод: погана якість ліній зв'язку; незахищеність один від одного різних потоків інформації, що передається по одних і тих же каналах. Наявність шуму призводить до втрати інформації

Слайд 13

Захист від шуму

Шеннон розробив спеціальну теорію кодування, що дає методи боротьби із шумом. Одна з найважливіших ідей цієї теорії полягає в тому, що переданий по лінії зв'язку код має бути надлишковим. Надмірність коду – це багаторазове повторення даних, що передаються.