Informācijas nodošanas shēma. Informācijas pārraides kanāls. Informācijas pārsūtīšanas ātrums.
Ir trīs veidi informācijas procesi: uzglabāšana, nodošana, apstrāde.
Datu glabāšana:
· Informācijas nesēji.
· Atmiņas veidi.
· Informācijas glabāšana.
· Informācijas krātuvju pamatīpašības.
Ar informācijas glabāšanu ir saistīti šādi jēdzieni: informācijas nesējs (atmiņa), iekšējā atmiņa, ārējā atmiņa, informācijas glabāšana.
Uzglabāšanas datu nesējs ir fizisks datu nesējs, kas tieši glabā informāciju. Cilvēka atmiņu var saukt RAM... Iegūtās zināšanas cilvēks uzreiz reproducē. Mēs varam saukt arī savu atmiņu iekšējā atmiņa jo tā nesējs – smadzenes – atrodas mūsos.
Visus pārējos informācijas nesēju veidus var saukt par ārējiem (attiecībā pret cilvēku): koks, papiruss, papīrs utt. Informācijas glabāšana ir informācija, kas noteiktā veidā sakārtota uz ārējiem nesējiem, kas paredzēti ilgstošai glabāšanai un pastāvīgai lietošanai (piemēram, dokumentu arhīvi, bibliotēkas, kartotēkas). Galvenā repozitorija informācijas vienība ir noteikts fizisks dokuments: anketa, grāmata utt.. Repozitorija organizācija nozīmē noteiktas struktūras klātbūtni, t.i. sakārtotība, glabājamo dokumentu klasifikācija darba ērtībai ar tiem. Galvenās informācijas uzglabāšanas īpašības: glabājamās informācijas apjoms, uzglabāšanas uzticamība, piekļuves laiks (t.i., meklēšanas laiks nepieciešamo informāciju), informācijas aizsardzības pieejamība.
Informāciju, kas tiek glabāta datora atmiņas ierīcēs, parasti sauc par datiem. Organizēta datu glabāšana ierīcēs ārējā atmiņa datorus parasti sauc par datu bāzēm un datu bankām.
Datu apstrāde:
· Informācijas apstrādes procesa vispārīgā diagramma.
· Apstrādes uzdevuma paziņojums.
· Apstrādes izpildītājs.
· Apstrādes algoritms.
· Tipiski informācijas apstrādes uzdevumi.
Informācijas apstrādes shēma:
Sākotnējā informācija - apstrādes izpildītājs - kopsavilkuma informācija.
Informācijas apstrādes procesā tiek atrisināta noteikta informācijas problēma, kuru var iepriekš iestatīt tradicionālā forma: ir norādīts kāds sākotnējo datu kopums, ir nepieciešami daži rezultāti. Pats process, kas pāriet no sākotnējiem datiem uz rezultātu, ir apstrādes process. Objektu vai subjektu, kas veic apstrādi, sauc par apstrādes izpildītāju.
Informācijas apstrādes veiksmīgai izpildei izpildītājam (personai vai ierīcei) ir jāzina apstrādes algoritms, t.i. darbību secība, kas jāveic, lai sasniegtu vēlamo rezultātu.
Ir divi informācijas apstrādes veidi. Pirmais apstrādes veids: apstrāde, kas saistīta ar jaunas informācijas, jauna zināšanu satura iegūšanu (matemātisko problēmu risināšana, situācijas analīze utt.). Otrs apstrādes veids: apstrāde, kas saistīta ar formas maiņu, bet ne satura maiņu (piemēram, teksta tulkošana no vienas valodas uz citu).
Svarīgs informācijas apstrādes veids ir kodēšana - informācijas pārveidošana simboliskā formā, ērta tās uzglabāšanai, pārraidīšanai, apstrādei. Kodēšana tiek aktīvi izmantota tehniskajos līdzekļos darbam ar informāciju (telegrāfs, radio, datori). Vēl viens informācijas apstrādes veids ir datu strukturēšana (noteiktas kārtības ieviešana informācijas glabāšanā, klasifikācijā, datu kataloģizācijā).
Vēl viens informācijas apstrādes veids ir nepieciešamo datu meklēšana noteiktā informācijas krātuvē, kas atbilst noteiktiem meklēšanas nosacījumiem (vaicājums). Meklēšanas algoritms ir atkarīgs no informācijas organizēšanas veida.
Informācijas pārsūtīšana:
· Informācijas avots un saņēmējs.
· Informācijas kanāli.
· Maņu orgānu loma cilvēka informācijas uztveres procesā.
Struktūra tehniskās sistēmas komunikācija.
· Kas ir kodēšana un atkodēšana.
· Trokšņa jēdziens; trokšņa aizsardzības paņēmieni.
Informācijas pārraides ātrums un caurlaidspēja kanāls.
Informācijas pārsūtīšanas shēma:
Informācijas avots – informācijas kanāls – informācijas uztvērējs.
Informācija tiek pasniegta un pārraidīta signālu, simbolu secības veidā. No avota līdz uztvērējam ziņojums tiek pārraidīts caur kādu materiālu nesēju. Ja pārraides procesā tiek izmantoti tehniskie saziņas līdzekļi, tad tos sauc par informācijas pārraides kanāliem (informācijas kanāliem). Tajos ietilpst tālrunis, radio, TV. Bioloģiskās informācijas kanālu lomu spēlē cilvēka maņu orgāni.
Informācijas pārsūtīšanas process, izmantojot tehniskos sakaru kanālus, tiek veikts saskaņā ar šādu shēmu (saskaņā ar Šenonu):
Termins "troksnis" attiecas uz visa veida traucējumiem, kas izkropļo pārraidīto signālu un izraisa informācijas zudumu. Šādi traucējumi, pirmkārt, rodas tehnisku iemeslu dēļ: slikta sakaru līniju kvalitāte, dažādu informācijas plūsmu nedrošība viena no otras, kas tiek pārraidīta pa tiem pašiem kanāliem. Lai aizsargātu pret troksni, izmantojiet Dažādi ceļi, piemēram, dažādu veidu filtru izmantošana, kas atdala noderīgo signālu no trokšņa.
Klods Šenons izstrādāja īpašu kodēšanas teoriju, kas nodrošina metodes, kā tikt galā ar troksni. Viena no svarīgajām šīs teorijas idejām ir tāda, ka kodam, kas tiek pārraidīts pa sakaru līniju, jābūt liekam. Sakarā ar to var kompensēt kādas informācijas daļas zudumu pārraides laikā. Tomēr jūs nevarat padarīt atlaišanu pārāk lielu. Tas radīs aizkavēšanos un lielākas saziņas izmaksas.
Apspriežot tēmu par informācijas pārraides ātruma mērīšanu, var balstīties uz analoģijas uztveršanu. Analogs - ūdens sūknēšanas process caur ūdensvadiem. Šeit caurules ir ūdens pārvietošanas kanāls. Šī procesa intensitāti (ātrumu) raksturo ūdens patēriņš, t.i. iesūknēto litru skaits laika vienībā. Informācijas pārraides procesā kanāli ir tehniskās sakaru līnijas. Pēc analoģijas ar ūdens apgādes sistēmu mēs varam runāt par informācijas plūsmu, kas tiek pārraidīta pa kanāliem. Informācijas pārraides ātrums ir ziņojuma informācijas apjoms, kas tiek pārraidīts laika vienībā. Tāpēc informācijas plūsmas ātruma mērvienības: bit / s, baits / s utt informācijas procesa pārraides kanāls
Vēl vienu jēdzienu - informācijas kanālu kapacitāti - var izskaidrot arī ar "ūdensvada" analoģiju. Jūs varat palielināt ūdens plūsmu caur caurulēm, palielinot spiedienu. Bet šis ceļš nav bezgalīgs. Ja spiediens ir pārāk augsts, caurule var pārsprāgt. Tāpēc ierobežojošs ūdens patēriņš, ko var saukt par ūdens apgādes sistēmas caurlaidspēju. Tehniskajām līnijām ir līdzīgs datu pārraides ātruma ierobežojums. informācijas komunikācija... Iemesli tam ir arī fiziski.
1. Sakaru kanāla klasifikācija un raksturojums
Saite
Ir signālu (ziņojumu) pārraidīšanas līdzekļu kopums.
Lai analizētu informācijas procesus sakaru kanālā, varat izmantot tā vispārīgo diagrammu, kas parādīta attēlā. 1.
| AI |
| LS |
| NS |
| PI |
| NS |
 |
attēlā. 1 tiek pieņemti šādi apzīmējumi: X, Y, Z, W- signāli, ziņojumi ; f- kavēklis; LS- sakaru līnija; AI, PI- informācijas avots un saņēmējs; NS- pārveidotāji (kodēšana, modulācija, dekodēšana, demodulācija).
Pastāv Dažādi veidi kanālus, kurus var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem:
1. Pēc sakaru līniju veida:
vadu; kabelis; optiskā šķiedra;
elektropārvades līnijas; radio kanāli utt.
2... Pēc signālu rakstura:
nepārtraukts; diskrēts; diskrēts-nepārtraukts (signāli sistēmas ieejā ir diskrēti, bet izejā ir nepārtraukti, un otrādi).
3... Trokšņa imunitātei:
kanāli bez traucējumiem; ar traucējumiem.
Komunikācijas kanālus raksturo:
1. Kanāla ietilpība
definēts kā kanāla lietošanas laika reizinājums T līdz, kanāla pārraidīto frekvenču joslas platums F līdz un dinamiskais diapazonsD līdz... , kas raksturo kanāla spēju pārraidīt dažādus signāla līmeņus
V līdz = T līdz F līdz D līdz.(1)
Nosacījumi signāla saskaņošanai ar kanālu:
V c £ V k ;
T c £ T k ;
F c £ F k ;
V c £ V k ;
D c £ D k.
2.Informācijas pārsūtīšanas ātrums
- vidējais pārraidītās informācijas apjoms laika vienībā.
3.
4. Atlaišana -
nodrošina pārsūtītās informācijas ticamību ( R= 0¸1).
Viens no informācijas teorijas uzdevumiem ir noteikt informācijas pārraides ātruma un sakaru kanāla kapacitātes atkarību no kanālu parametriem un signālu un traucējumu raksturlielumiem.
Sakaru kanālu tēlaini var salīdzināt ar ceļiem. Šauri ceļi – mazs joslas platums, bet lēts. Plaši ceļi - laba satiksme, bet dārga. Joslas platumu nosaka "šaurā vieta".
Datu pārraides ātrums lielā mērā ir atkarīgs no pārraides vides sakaru kanālos, kas ir dažāda veida sakaru līnijas.
Vadu:
1. Vadu- vītā pāra (kas daļēji nomāc elektromagnētisko starojumu no citiem avotiem). Pārsūtīšanas ātrums līdz 1 Mbps. Izmanto telefonu tīklos un datu pārraidei.
2. Koaksiālais kabelis. Pārsūtīšanas ātrums 10-100 Mbps - lietots lokālie tīkli, kabeļtelevīzija utt.
3... Optiskā šķiedra. Pārraides ātrums ir 1 Gbps.
Vidēs 1–3 vājināšanās dB ir lineāra ar attālumu, t.i. jauda samazinās eksponenciāli. Tāpēc pēc noteikta attāluma ir nepieciešams uzstādīt reģeneratorus (pastiprinātājus).
Radio līnijas:
1. Radio kanāls. Pārraides ātrums ir 100-400 Kbps. Izmanto radio frekvences līdz 1000 MHz. Līdz 30 MHz atstarošanas dēļ no jonosfēras elektromagnētiskie viļņi var izplatīties ārpus redzes līnijas. Bet šis diapazons ir ļoti trokšņains (piemēram, radioamatieru). No 30 līdz 1000 MHz - jonosfēra ir caurspīdīga un ir nepieciešama redzamības līnija. Antenas ir uzstādītas augstumā (dažkārt tiek uzstādīti reģeneratori). Izmanto radio un televīzijā.
2. Mikroviļņu līnijas. Pārsūtīšanas ātrums līdz 1 Gbps. Izmantojiet radiofrekvences virs 1000 MHz. Tam nepieciešama redzamības līnija un ļoti virziens paraboliskās antenas... Attālums starp reģeneratoriem ir 10–200 km. Izmanto telefona pieslēgums, televīzija un datu pārraide.
3. Satelīta savienojums
... Tiek izmantotas mikroviļņu frekvences, un satelīts kalpo kā reģenerators (un daudzām stacijām). Raksturlielumi ir tādi paši kā mikroviļņu līnijām.
2. Diskrēta sakaru kanāla joslas platums
Diskrēts kanāls ir līdzekļu kopums diskrētu signālu pārraidīšanai.
Sakaru kanāla joslas platums
- augstākais teorētiski sasniedzamais informācijas pārsūtīšanas ātrums, ja kļūda nepārsniedz noteikto vērtību. Informācijas pārsūtīšanas ātrums
- vidējais pārraidītās informācijas apjoms laika vienībā. Definēsim izteiksmes informācijas pārraides ātruma un diskrētā sakaru kanāla joslas platuma aprēķināšanai.
Pārraidot katru simbolu, caur saziņas kanālu iziet caurmērā informācijas apjoms, kas noteikts pēc formulas
I (Y, X) = I (X, Y) = H (X) - H (X/Y) = H (Y) - H (Y/X), (2)
kur: Es (Y, X) - savstarpēja informācija, t.i., tajā ietvertās informācijas apjoms Y relatīvi X;H (X)- ziņojuma avota entropija; H (X/Y)- nosacītā entropija, kas nosaka informācijas zudumu katram simbolam, kas saistīts ar trokšņa un kropļojumu klātbūtni.
Nosūtot ziņu X T ilgums T, sastāv no n elementārajiem simboliem vidējais pārraidītās informācijas apjoms, ņemot vērā savstarpējā informācijas apjoma simetriju, ir vienāds ar:
Es (Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n. (4)
Informācijas pārsūtīšanas ātrums ir atkarīgs no avota statistiskajām īpašībām, kodēšanas metodes un kanāla īpašībām.
Diskrēts sakaru kanāla joslas platums 
. (5)
Maksimālā iespējamā vērtība, t.i. funkcionālās maksimums tiek meklēts visā varbūtības sadalījuma funkciju komplektā p (x).
Joslas platums ir atkarīgs no tehniskajiem parametriem kanāls (iekārtas ātrums, modulācijas veids, traucējumu un kropļojumu līmenis utt.). Kanāla kapacitātes mērvienības ir:,,,.
2.1 Diskrēts sakaru kanāls bez traucējumiem
Ja sakaru kanālā nav traucējumu, tad kanāla ieejas un izejas signālus saista nepārprotamas funkcionālas attiecības.
Šajā gadījumā nosacītā entropija ir vienāda ar nulli, un avota un uztvērēja beznosacījuma entropijas ir vienādas, t.i. vidējais informācijas apjoms saņemtajā simbolā attiecībā pret pārraidīto ir
I (X, Y) = H (X) = H (Y); H (X/Y) = 0.
Ja X T- laika rakstzīmju skaits T, tad informācijas pārraides ātrums diskrētam sakaru kanālam bez traucējumiem ir
(6)
kur V = 1 /- viena simbola vidējais bitu pārraides ātrums.
Joslas platums diskrētam sakaru kanālam bez traucējumiem 
(7)
Jo maksimālā entropija atbilst līdzvērtīgiem simboliem, tad joslas platums vienmērīgam sadalījumam un pārraidīto simbolu statistiskajai neatkarībai ir: 
. (8)
Šenona pirmā kanāla teorēma: Ja avota ģenerētā informācijas plūsma ir pietiekami tuvu sakaru kanāla joslas platumam, t.i.
, kur ir patvaļīgi mazs daudzums,
tad vienmēr var atrast tādu kodēšanas metodi, kas nodrošinās visu ziņojumu pārraidi no avota, un informācijas pārraides ātrums būs ļoti tuvs kanāla jaudai.
Teorēma neatbild uz jautājumu, kā veikt kodēšanu.
1. piemērs. Avots ģenerē 3 ziņojumus ar varbūtībām:
p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 un p 3 = 0,7.
Ziņojumi ir neatkarīgi un tiek pārraidīti vienotā binārā kodā ( m = 2) ar simbola ilgumu 1 ms. Nosakiet informācijas pārraides ātrumu pa sakaru kanālu bez traucējumiem.
Risinājums: Avota entropija ir
[bit/s].
Lai pārsūtītu 3 ziņojumus ar vienotu kodu, nepieciešami divi biti, savukārt kodu kombinācijas ilgums ir 2t.
Vidējais signāla ātrums
V = 1/2 t = 500 .
Informācijas pārsūtīšanas ātrums
C = vH = 500 x 1,16 = 580 [biti/s].
2.2 Diskrēts sakaru kanāls ar traucējumiem
Mēs apsvērsim diskrētos saziņas kanālus bez atmiņas.
Kanāls bez atmiņas
Tiek izsaukts kanāls, kurā katru pārraidītā signāla simbolu ietekmē traucējumi neatkarīgi no tā, kuri signāli tika pārraidīti agrāk. Tas nozīmē, ka traucējumi nerada papildu korelācijas starp simboliem. Nosaukums "bez atmiņas" nozīmē, ka nākamās pārraides laikā kanāls, šķiet, neatceras iepriekšējo sūtījumu rezultātus.
Traucējumu klātbūtnē vidējais informācijas apjoms saņemtā ziņojuma simbolā - Y, attiecībā pret pārraidīto - X vienāds:
.
Ziņojuma simbolam X T ilgums T, kas sastāv no n elementārie simboli vidējais informācijas apjoms saņemtajā ziņojuma simbolā - Y T attiecībā pret pārraidīto - X T vienāds:
I (Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n = 2320 bps
Nepārtraukta trokšņaina kanāla caurlaidspēju nosaka pēc formulas
=2322 bps.
Pierādīsim, ka nepārtraukta kanāla informācijas kapacitāte bez atmiņas ar aditīvu Gausa troksni pie maksimālās jaudas ierobežojuma nav lielāka par tā paša kanāla informācijas kapacitāti ar tādu pašu vidējās jaudas ierobežojuma vērtību.
Paredzamā vērtība simetriskam vienmērīgam sadalījumam
Vidējais kvadrāts simetriskam vienmērīgam sadalījumam
Variance simetriskam vienmērīgam sadalījumam
Turklāt vienmērīgi sadalītam procesam.
Signāla diferenciālā entropija ar vienmērīgu sadalījumu
.
Normāla un vienmērīgi sadalīta procesa diferenciālo entropiju atšķirība nav atkarīga no dispersijas vērtības
= 0,3 biti par paraugu
Tādējādi komunikācijas kanāla caurlaidspēja un jauda procesam ar normālu sadalījumu ir lielāka nekā vienotam.
Nosakiet sakaru kanāla jaudu (apjomu).
V k = T k C k = 10 × 60 × 2322 = 1,3932 Mbit.
Noteiksim informācijas apjomu, ko var pārraidīt 10 minūšu kanāla darbības laikā 
10×
60×
2322= 1,3932 Mbps.
Uzdevumi
Izmantojot interneta resursus, atrodiet atbildes uz jautājumiem:
1. vingrinājums
1. Kāds ir informācijas pārsūtīšanas process?
Informācijas nodošana- fiziskais process, kurā tiek veikta informācijas kustība kosmosā. Mēs ierakstījām informāciju diskā un pārnesām uz citu istabu. Šis process ko raksturo šādu komponentu klātbūtne:
2. Informācijas nodošanas vispārīgā shēma
3. Uzskaitiet jums zināmos saziņas kanālus
Pēc izplatīšanas līdzekļa veida saziņas kanālus iedala:
4. Kas ir telekomunikācijas un datortelekomunikācijas?Telekomunikācijas(grieķu tele — tālumā, tālumā un latīņu communicatio — komunikācija) ir jebkuras informācijas (skaņas, attēla, datu, teksta) pārraide un uztveršana no attāluma, izmantojot dažādas elektromagnētiskas sistēmas (kabeļu un optisko šķiedru kanālus, radio kanālus). un citi vadu un bezvadu kanālu sakari).
Telekomunikāciju tīkls ir tehnisko līdzekļu sistēma, ar kuras palīdzību tiek veiktas telekomunikācijas.
Telekomunikāciju tīkli ietver:
1. Datoru tīkli(datu pārsūtīšanai)
2. Telefonu tīkli(balss pārraide)
3. Radio tīkli (balss informācijas pārraide - apraides pakalpojumi)
4. Televīzijas tīkli (balss un attēla pārraide — apraides pakalpojumi)
Datortelekomunikācijas - telekomunikācijas, kuru gala ierīces ir datori.
Informācijas pārsūtīšanu no datora uz datoru sauc par sinhrono komunikāciju un caur starpposma datoru, kas ļauj uzkrāt ziņojumus un pārsūtīt tos uz personālajiem datoriem pēc lietotāja pieprasījuma - asinhroni.
Datortelekomunikācijas sāk iesakņoties izglītībā. Augstākajā izglītībā tos izmanto zinātnisko pētījumu koordinēšanai, operatīvai informācijas apmaiņai starp projekta dalībniekiem, tālmācībai, konsultācijām. Skolu izglītības sistēmā - paaugstināt skolēnu patstāvīgās darbības, kas saistītas ar dažāda veida radošo darbu, tai skaitā izglītojošām aktivitātēm, efektivitāti, balstoties uz plašu pētniecības metožu izmantošanu, brīvu pieeju datu bāzēm, informācijas apmaiņu ar partneriem gan iekšzemē, gan ārzemēs.
5. Kāds ir informācijas pārraides kanāla joslas platums?Joslas platums- metriskais raksturlielums, kas parāda ierobežojošā vienību (informācijas, objektu, tilpuma) skaita attiecību laika vienībā caur kanālu, sistēmu, mezglu.
Datorzinātnē joslas platuma definīcija parasti tiek piemērota sakaru kanālam, un to nosaka maksimālais pārraidītās / saņemtās informācijas daudzums laika vienībā.
Joslas platums ir viens no svarīgākajiem faktoriem no lietotāju viedokļa. To aprēķina pēc datu apjoma, ko tīkls var pārsūtīt ar laika vienības ierobežojumu no vienas ar to savienotas ierīces uz citu.
Informācijas pārsūtīšanas ātrums lielā mērā ir atkarīgs no tās izveides ātruma (avota veiktspējas), kodēšanas un dekodēšanas metodēm. Lielāko iespējamo informācijas pārraides ātrumu noteiktā kanālā sauc par tā joslas platumu. Kanāla joslas platums pēc definīcijas ir informācijas pārsūtīšanas ātrums, izmantojot "labāko" (optimālo) avotu, kodētāju un dekodētāju konkrētajam kanālam, tāpēc tas raksturo tikai kanālu.
Informācijas pārraide ir termins, kas apvieno daudzus fiziskus informācijas kustības procesus telpā. Jebkurā no šiem procesiem ir iesaistīti tādi komponenti kā datu avots un uztvērējs, fiziskais informācijas nesējs un tās pārraides kanāls (vide).
Informācijas nodošanas process
Sākotnējās datu krātuves ir dažādi ziņojumi, kas no to avotiem tiek pārsūtīti uz saņēmējiem. Starp tiem atrodas informācijas pārraides kanāli. Speciālās tehniskās ierīces-konvertori (kodētāji) veido fiziskus datu nesējus - signālus, pamatojoties uz ziņojumu saturu. Pēdējās tiek veiktas vairākas transformācijas, tostarp kodēšana, saspiešana, modulācija un pēc tam nosūtītas uz sakaru līnijām. Izejot caur tiem, signāli tiek pakļauti apgrieztām transformācijām, ieskaitot demodulāciju, izpakošanu un dekodēšanu, kā rezultātā no tiem tiek iegūti sākotnējie ziņojumi, ko uztver uztvērēji.
Informatīvie ziņojumi
Ziņojums ir sava veida parādības vai objekta apraksts, kas izteikts kā datu kopums, kam ir sākuma un beigu pazīmes. Daži ziņojumi, piemēram, runa un mūzika, ir nepārtrauktas skaņas spiediena laika funkcijas. Telegrāfa saziņā ziņojums ir telegrammas teksts burtu un ciparu secības formā. Televīzijas ziņojums ir kadru ziņojumu secība, ko "redz" televīzijas kameras objektīvs un tver tos ar kadru ātrumu. Lielākā daļa ziņojumu, kas pēdējā laikā tiek pārraidīti, izmantojot informācijas pārraides sistēmas, ir skaitļu masīvi, teksta, grafikas, kā arī audio un video faili.
Informācijas signāli
Informācijas pārraide ir iespējama, ja tai ir fizisks nesējs, kura raksturlielumi mainās atkarībā no pārraidītā ziņojuma satura tā, lai tie pārvarētu pārraides kanālu ar minimāliem kropļojumiem un to varētu atpazīt uztvērējs. Šīs izmaiņas fiziskajā datu nesējā veido informācijas signālu.
Mūsdienās informācija tiek pārraidīta un apstrādāta, izmantojot elektriskos signālus vadu un radio sakaru kanālos, kā arī pateicoties optiskajiem signāliem optiskās šķiedras sakaru līnijās.
Analogie un digitālie signāli
Labi zināms analogā signāla piemērs, t.i. nepārtraukti mainās laikā, ir spriegums noņemts no mikrofona, kas nes balss vai mūzikas informācijas ziņojumu. To var pastiprināt un pa vadu kanāliem pārraidīt uz koncertzāles skaņas reproducēšanas sistēmām, kas no skatuves nogādās runu un mūziku līdz skatītājiem galerijā.
Ja atbilstoši sprieguma lielumam pie mikrofona izejas radio raidītāja augstfrekvences elektrisko svārstību amplitūda vai frekvence tiek nepārtraukti mainīta laikā, tad analogo radio signālu var pārraidīt pa gaisu. Televīzijas raidītājs analogās televīzijas sistēmā ģenerē analogais signāls sprieguma veidā, kas ir proporcionāls kameras objektīva uztverto attēla elementu pašreizējam spilgtumam.
Tomēr, ja analogais spriegums no mikrofona izejas tiek nodots caur ciparu-analogu pārveidotāju (DAC), tā izvade vairs nebūs nepārtraukta laika funkcija, bet gan šī sprieguma rādījumu secība, kas tiek veikta ar regulāriem intervāliem. paraugu ņemšanas frekvence. Turklāt DAC veic arī kvantēšanu atbilstoši sākotnējā sprieguma līmenim, aizstājot visu iespējamo tā vērtību diapazonu ar ierobežotu vērtību kopu, ko nosaka tā izejas koda bināro ciparu skaits. Izrādās, ka nepārtraukts fiziskais lielums (in šajā gadījumāšis spriegums) pārvēršas ciparu kodu secībā (tiek digitalizēts), un pēc tam jau digitālā formā var tikt uzglabāts, apstrādāts un pārraidīts pa informācijas pārraides tīkliem. Tas ievērojami palielina šādu procesu ātrumu un trokšņa imunitāti.
Komunikācijas kanāli
Parasti šis termins attiecas uz tehnisko līdzekļu kompleksiem, kas saistīti ar datu pārsūtīšanu no avota uz uztvērēju, kā arī vidi starp tiem. Šāda kanāla struktūru, izmantojot tipiskus informācijas pārraides līdzekļus, attēlo šāda transformāciju secība:
AI — PS — (CI) — CC — M — LPI — DM — DK — CI — PS
AI ir informācijas avots: cilvēks vai cita dzīva būtne, grāmata, dokuments, attēls uz neelektroniska datu nesēja (audekls, papīrs) utt.
PS - informācijas ziņojuma pārveidotājs informācijas signālā, veicot pirmo datu pārraides posmu. Mikrofoni, televīzijas un videokameras, skeneri, faksi, datoru tastatūras utt. var darboties kā PS.
KI ir informācijas kodētājs informācijas signālā informācijas apjoma (saspiešanas) samazināšanai, lai palielinātu tā pārraides ātrumu vai samazinātu pārraidei nepieciešamo frekvenču joslu. Šī saite nav obligāta, kā parādīts iekavās.
KK - kanālu kodētājs informācijas signāla imunitātes uzlabošanai.
M - signāla modulators starpnesēju signālu raksturlielumu maiņai atkarībā no informācijas signāla lieluma. Tipisks piemērs ir augstas nesējfrekvences nesējsignāla amplitūdas modulācija atkarībā no zemfrekvences informācijas signāla lieluma.
LPI ir informācijas pārraides līnija, kas attēlo fiziskas vides (piemēram, elektromagnētiskā lauka) un tehnisko līdzekļu kombināciju tā stāvokļa maiņai, lai pārraidītu nesējsignālu uz uztvērēju.
DM - demodulators informācijas signāla atdalīšanai no nesēja signāla. Klāt tikai tad, ja M.
DC - kanālu dekodētājs informācijas signāla kļūdu noteikšanai un / vai labošanai, kas radušās LPI. Rādīt tikai tad, ja ir kvalitātes kontroles.
CI - informācijas dekodētājs. Rādīt tikai tad, ja ir CI.
PI - informācijas uztvērējs (dators, printeris, displejs utt.).
Ja informācijas pārraide ir divvirzienu (dupleksais kanāls), tad abās LPI pusēs ir modema bloki (Modulator-DEModulator), kas apvieno M un DM saites, kā arī kodeku bloki (COder-DECoder), apvienojot kodētājus. (CI un CK) un dekodētājiem (DI un DK).
Pārraides kanālu raksturojums
Galvenās kanālu atšķirības iezīmes ir joslas platums un trokšņu imunitāte.
Kanālā informācijas signāls ir pakļauts trokšņiem un traucējumiem. Tos var izraisīt dabiski iemesli (piemēram, atmosfēras ietekme radio kanāliem) vai arī tie var būt īpaši ienaidnieka radīti.
Pārraides kanālu trokšņu noturība tiek palielināta, izmantojot dažāda veida analogos un digitālos filtrus informācijas signālu atdalīšanai no trokšņa, kā arī īpašas ziņojumu pārraides metodes, kas samazina trokšņa ietekmi. Viena no šīm metodēm ir pievienot papildu rakstzīmes, kas nenes noderīgu saturu, bet palīdz kontrolēt ziņojuma pareizību, kā arī izlabo tajā esošās kļūdas.
Kanāla jauda ir vienāda ar maksimālo bināro simbolu (kbitu) skaitu, ko tas pārraida, ja nav traucējumu vienā sekundē. Dažādiem kanāliem tas svārstās no dažiem kb/s līdz simtiem Mb/s, un to nosaka to fiziskās īpašības.
Informācijas pārraides teorija
Klods Šenons ir īpašas pārsūtīto datu kodēšanas teorijas autors, kurš atklāja metodes, kā tikt galā ar troksni. Viena no šīs teorijas galvenajām idejām ir nepieciešamība pēc redundances digitālajam kodam, kas tiek pārraidīts pa informācijas pārraides līnijām. Tas ļauj atjaunot zaudējumus, ja tā pārraides laikā tiek pazaudēta kāda koda daļa. Šādus kodus (digitālos informācijas signālus) sauc par prettraucēšanas kodiem. Tomēr koda dublēšanos nevar padarīt pārāk lielu. Tas noved pie informācijas nosūtīšanas kavēšanās, kā arī pie sakaru sistēmu sadārdzinājuma.
Digitālā signāla apstrāde
Vēl viena svarīga informācijas pārraides teorijas sastāvdaļa ir ciparu signālu apstrādes metožu sistēma pārraides kanālos. Šīs metodes ietver algoritmus oriģinālo analogās informācijas signālu digitalizēšanai ar noteiktu, pamatojoties uz Šenona teorēmu noteiktu paraugu ņemšanas biežumu, kā arī metodes trokšņu imūno nesējsignālu veidošanai pārraidei pa sakaru līnijām un saņemto signālu digitālo filtrēšanu, lai atdalītu. tos no traucējumiem.
|
Aizsardzība pret troksni |
Šīs shēmas darbību var izskaidrot ar telefona saziņas piemēru. Informācijas avots šajā sistēmā ir runājošais cilvēks, uztvērējs, attiecīgi – klausītājs. Kodētājs ir telefona klausule, ar kuras palīdzību skaņas signāli tiek pārvērsti elektromagnētiskajos signālos. Sakaru kanāls ir telefonu tīkls. Dekoderis ir arī klausule.
Signāla kodēšana, pārraidot informāciju, ir jebkura informācijas, kas nāk no avota, transformācija formā, kas piemērota tās pārraidīšanai pa sakaru kanālu. Šobrīd visplašāk izmantotā digitālā komunikācija, kas pēc savas definīcijas ir diskrēta. Turklāt ir arī analogā saziņa, šī ir saziņa, kurā informācija tiek pārraidīta nepārtraukta signāla veidā (vecie tālruņu tīklu standarti).
Zem " Troksnis" ir domāti visa veida traucējumi, kas izkropļo pārraidīto signālu vai noved pie tā zuduma. Šādi traucējumi visbiežāk rodas tehnisku iemeslu dēļ: slikta sakaru līniju kvalitāte, dažādu informācijas plūsmu, kas tiek pārraidītas pa vienu sakaru kanālu, nedrošība viena no otras.
Metodes, kā rīkoties ar "troksni":
1. Signāla atkārtošanās
2. Signālu digitalizācija
3. Signāla pastiprināšana
4. Mehāniskie līdzekļi (vītā pāra, optiskās šķiedras, ekranēšana utt.)
Turklāt kodēšanas teorija ir izstrādājusi metodes pārraidītās informācijas attēlošanai, lai samazinātu tās zudumus trokšņa ietekmē.
5.2. Datoru tīkli
Datoru tīkls Ir divu vai vairāku datoru savienojums viens ar otru dalīšanās uz kopīgiem resursiem. Resursi ir trīs veidu: aparatūra, programmatūra un informācija
Zem aparatūras resursi nozīmē tehnisko atbalstu vispārēja piekļuve Kabīne: printeris, palielināta jauda cietais disks(failu serveris), resursdatora mašīna utt.
Parasti datortīklu var attēlot ar mezglu kopumu, kas savstarpēji savienoti ar signāla izplatības līdzekļiem (pārraides medijiem, lielceļiem, sakaru līnijām). Datortīkla mezglos atrodas sakaru tīkla un datorsistēmu elementi.
Sakaru tīkli. Tradicionālo sakaru tīklu galvenie elementi ir gala ierīces (termināļi), pārraides un komutācijas sistēmas.
Termināļi ir paredzēti, lai savienotu informācijas avotus un uztvērējus ar sakaru tīklu. Piemēram, datorus ar tiem var savienot, izmantojot īpašu divu vadu līniju vai modemu.
Transmisijas sistēma nodrošina informācijas pārvietošanu no attāluma. Pašlaik tie atbalsta vairāku kanālu signalizāciju pa vienu maģistrāli.
Komutācijas sistēma ir izstrādāts, lai nodrošinātu saziņu starp vairākiem telpiski atdalītiem avotiem un informācijas saņēmējiem. Pateicoties savstarpēji savienotām komutācijas sistēmām, dalībniekiem veidojas salikts (end-to-end) komunikācijas kanāls
Katram no publiskajiem tīkliem ir savs protokoli, piekļuves nodrošināšana noteikta veida pakalpojumam.
Protokoli. Zem protokols tiek saprasts kā līgumu kopums, kas regulē komponentus mijiedarbības laikā. Mūsu gadījumā protokols ir standarta noteikumu kopums, kas reglamentē datu pasniegšanu (jo īpaši formātus) un apmaiņas procedūras
