Schéma prenosu informácií. Kanál prenosu informácií. Rýchlosť prenosu informácií.

Existujú tri typy informačných procesov: uloženie, prevod, spracovanie.

Úložisko dát:

· Nosiče informácií.

· Typy pamäte.

· Ukladanie informácií.

· Základné vlastnosti informačných úložísk.

S ukladaním informácií sa spájajú tieto pojmy: nosič informácií (pamäť), vnútorná pamäť, vonkajšia pamäť, ukladanie informácií.

Pamäťové médium je fyzické médium, ktoré priamo uchováva informácie. Ľudská pamäť sa dá nazvať RAM... Naučené vedomosti človek okamžite reprodukuje. Môžeme nazvať aj vlastnú pamäť vnútorná pamäť pretože jeho nosič – mozog – je v nás.

Všetky ostatné typy nosičov informácií možno nazvať externé (vo vzťahu k osobe): drevo, papyrus, papier atď. Informačné úložisko sú informácie určitým spôsobom usporiadané na externých médiách, ktoré sú určené na dlhodobé uchovávanie a trvalé použitie (napríklad archívy dokumentov, knižnice, kartotéky). Hlavnou informačnou jednotkou úložiska je určitý fyzický dokument: dotazník, kniha a pod.. Organizáciou úložiska sa rozumie prítomnosť určitej štruktúry, t.j. usporiadanosť, triedenie uložených dokumentov pre pohodlie práce s nimi. Hlavné vlastnosti ukladania informácií: množstvo uložených informácií, spoľahlivosť úložiska, čas prístupu (t. j. čas vyhľadávania potrebné informácie), dostupnosť ochrany informácií.

Informácie uložené na pamäťových zariadeniach počítača sa zvyčajne nazývajú dáta. Organizované ukladanie dát na zariadeniach externá pamäť počítače sa zvyčajne nazývajú databázy a databanky.

Spracovanie dát:

· Všeobecná schéma procesu spracovania informácií.

· Vyhlásenie o spracovateľskej úlohe.

· Vykonávateľ spracovania.

· Algoritmus spracovania.

· Typické úlohy spracovania informácií.

Schéma spracovania informácií:

Prvotná informácia - spracovávajúci vykonávateľ - súhrnná informácia.

V procese spracovania informácií sa rieši určitý informačný problém, ktorý je možné predbežne nastaviť tradičnou formou: je uvedený určitý súbor počiatočných údajov, sú potrebné niektoré výsledky. Samotný proces prechodu od počiatočných údajov k výsledku je procesom spracovania. Objekt alebo subjekt vykonávajúci spracovanie sa nazýva vykonávateľ spracovania.

Pre úspešné vykonanie spracovania informácií musí vykonávateľ (osoba alebo zariadenie) poznať algoritmus spracovania, t.j. postupnosť činností, ktoré je potrebné vykonať, aby sa dosiahol požadovaný výsledok.

Existujú dva typy spracovania informácií. Prvý typ spracovania: spracovanie spojené so získavaním nových informácií, nového obsahu poznatkov (riešenie matematických úloh, rozbor situácie a pod.). Druhý typ spracovania: spracovanie spojené so zmenou formy, ale bez zmeny obsahu (napríklad preklad textu z jedného jazyka do druhého).

Dôležitým typom spracovania informácií je kódovanie - transformácia informácie do symbolickej podoby, vhodnej na jej uloženie, prenos, spracovanie. Kódovanie sa aktívne využíva v technických prostriedkoch práce s informáciami (telegraf, rádio, počítače). Ďalším typom spracovania informácií je štruktúrovanie údajov (vloženie určitého poriadku do uchovávania informácií, klasifikácia, katalogizácia údajov).

Ďalším typom spracovania informácií je vyhľadávanie potrebných údajov v určitom informačnom úložisku, ktoré spĺňajú určité podmienky vyhľadávania (dopyt). Algoritmus vyhľadávania závisí od spôsobu, akým sú informácie usporiadané.

Prenos informácií:

· Zdroj a príjemca informácií.

· Informačné kanály.

· Úloha zmyslových orgánov v procese ľudského vnímania informácií.

Štruktúra technické systémy komunikácia.

· Čo je kódovanie a dekódovanie.

· Koncept hluku; techniky ochrany pred hlukom.

Rýchlosť prenosu informácií a priepustnosť kanál.

Schéma prenosu informácií:

Informačný zdroj - informačný kanál - prijímač informácií.

Informácie sú prezentované a prenášané vo forme sledu signálov, symbolov. Od zdroja k príjemcovi sa správa prenáša cez nejaké materiálne médium. Ak sa v procese prenosu používajú technické prostriedky komunikácie, potom sa nazývajú kanály prenosu informácií (informačné kanály). Patria sem telefón, rádio, TV. Zmyslové orgány človeka zohrávajú úlohu biologických informačných kanálov.

Proces prenosu informácií prostredníctvom technických komunikačných kanálov sa vykonáva podľa nasledujúcej schémy (podľa Shannona):

Pojem „šum“ označuje všetky druhy rušenia, ktoré skresľuje prenášaný signál a vedie k strate informácií. K takémuto rušeniu dochádza predovšetkým z technických dôvodov: nízka kvalita komunikačných liniek, vzájomná neistota rôznych tokov informácií prenášaných rovnakými kanálmi. Na ochranu pred hlukom použite rôzne cesty napríklad použitie rôznych druhov filtrov, ktoré oddeľujú užitočný signál od šumu.

Claude Shannon vyvinul špeciálnu teóriu kódovania, ktorá poskytuje metódy na riešenie hluku. Jednou z dôležitých myšlienok tejto teórie je, že kód prenášaný cez komunikačnú linku musí byť nadbytočný. Vďaka tomu môže byť kompenzovaná strata niektorej časti informácie počas prenosu. Redundanciu však nemôžete urobiť príliš veľkou. To povedie k oneskoreniam a vyšším nákladom na komunikáciu.

Pri diskusii na tému merania rýchlosti prenosu informácií možno vychádzať z prijatia analógie. Analógový - proces čerpania vody cez vodovodné potrubia. Tu sú potrubia kanálom na prenos vody. Intenzitu (rýchlosť) tohto procesu charakterizuje spotreba vody, t.j. počet prečerpaných litrov za jednotku času. V procese prenosu informácií sú kanály technickými komunikačnými linkami. Analogicky so systémom zásobovania vodou môžeme hovoriť o informačnom toku prenášanom cez kanály. Rýchlosť prenosu informácií je objem informácií prenesených správ za jednotku času. Preto jednotky merania rýchlosti toku informácií: bit / s, byte / s atď. informačný proces prenosového kanála

Ďalší pojem - kapacita informačných kanálov - možno vysvetliť aj pomocou analógie "vodná fajka". Prietok vody potrubím môžete zvýšiť zvýšením tlaku. Ale táto cesta nie je nekonečná. Ak je tlak príliš vysoký, potrubie môže prasknúť. Preto je obmedzujúca spotreba vody, ktorú možno nazvať priepustnosťou vodovodného systému. Technické linky majú podobný limit dátovej rýchlosti. informačná komunikácia... Dôvody sú aj fyzické.

1. Klasifikácia a charakteristika komunikačného kanála
Odkaz Je súbor prostriedkov na prenos signálov (správ).
Na analýzu informačných procesov v komunikačnom kanáli môžete použiť jeho zovšeobecnený diagram znázornený na obr. 1.

AI

LS

NS

PI

NS

Na obr. 1 sa prijímajú tieto označenia: X, Y, Z, W- signály, správy ; f- prekážka; LS- komunikačná linka; AI, PI- zdroj a príjemca informácií; NS- prevodníky (kódovanie, modulácia, dekódovanie, demodulácia).
existuje Rôzne druhy kanály, ktoré možno klasifikovať podľa rôznych kritérií:
1. Podľa typu komunikačných liniek: drôtové; kábel; optických vlákien;
elektrické vedenie; rozhlasové kanály atď.
2... Podľa povahy signálov: nepretržitý; diskrétne; diskrétne-kontinuálne (signály na vstupe systému sú diskrétne a na výstupe sú spojité a naopak).
3... Pre odolnosť proti hluku: kanály bez rušenia; s interferenciou.
Komunikačné kanály sa vyznačujú:
1. Kapacita kanála definovaný ako súčin času používania kanála T do,šírka pásma frekvencií prechádzajúcich kanálom F až a dynamický rozsahD až... , ktorá charakterizuje schopnosť kanála prenášať rôzne úrovne signálu

V až = T až F až D až.(1)
Podmienka zhody signálu s kanálom:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k.
2.Rýchlosť prenosu informácií - priemerné množstvo informácií prenesených za jednotku času.
3.
4. Nadbytok - zabezpečuje spoľahlivosť prenášaných informácií ( R= 0¸1).
Jednou z úloh teórie informácie je určiť závislosť rýchlosti prenosu informácie a kapacity komunikačného kanála od parametrov kanála a charakteristiky signálov a rušenia.
Komunikačný kanál možno obrazne prirovnať k cestám. Úzke cesty - nízka premávka, ale lacné. Široké cesty - dobrá premávka, ale drahé. Šírka pásma je určená "úzkym miestom".
Rýchlosť prenosu dát do značnej miery závisí od prenosového média v komunikačných kanáloch, ktorými sú rôzne typy komunikačných liniek.
Káblové:
1. Drôtové- krútená dvojlinka (ktorá čiastočne potláča elektromagnetické žiarenie z iných zdrojov). Prenosové rýchlosti až 1 Mbps. Používa sa v telefónnych sieťach a na prenos dát.
2. Koaxiálny kábel. Prenosová rýchlosť 10-100 Mbps - používaná v lokálne siete, káblová televízia atď.
3... Optických vlákien. Prenosová rýchlosť je 1 Gbps.
V prostrediach 1–3 je útlm v dB lineárny so vzdialenosťou, t.j. výkon klesá exponenciálne. Preto je po určitej vzdialenosti potrebné inštalovať regenerátory (zosilňovače).
Rádiové linky:
1. Rádiový kanál. Prenosová rýchlosť je 100-400 Kbps. Používa rádiové frekvencie až do 1000 MHz. Až 30 MHz sa v dôsledku odrazu od ionosféry môžu šíriť elektromagnetické vlny za hranicu zorného poľa. Ale tento rozsah je veľmi hlučný (napríklad amatérske rádio). Od 30 do 1000 MHz - ionosféra je priehľadná a je potrebná priama viditeľnosť. Antény sú inštalované vo výške (niekedy sú inštalované regenerátory). Používa sa v rozhlase a televízii.
2. Mikrovlnné linky. Prenosové rýchlosti až 1 Gbps. Používajte rádiové frekvencie nad 1000 MHz. Vyžaduje si to priamu viditeľnosť a vysokú smerovú orientáciu parabolické antény... Vzdialenosť medzi regenerátormi je 10–200 km. Používa telefónne spojenie, televízia a prenos dát.
3. Satelitné pripojenie ... Využívajú sa mikrovlnné frekvencie a satelit slúži ako regenerátor (a pre mnohé stanice). Charakteristiky sú rovnaké ako pre mikrovlnné linky.
2. Šírka pásma diskrétneho komunikačného kanála
Diskrétny kanál je súbor prostriedkov na prenos diskrétnych signálov.
Šírka pásma komunikačného kanála - najvyššia teoreticky dosiahnuteľná rýchlosť prenosu informácií za predpokladu, že chyba nepresiahne danú hodnotu. Rýchlosť prenosu informácií - priemerné množstvo informácií prenesených za jednotku času. Definujme výrazy na výpočet rýchlosti prenosu informácií a šírky pásma diskrétneho komunikačného kanála.
Pri prenose každého symbolu v priemere množstvo informácií prechádza komunikačným kanálom, určeným vzorcom
I (Y, X) = I (X, Y) = H (X) - H (X / Y) = H (Y) - H (Y / X), (2)
kde: I (Y, X) - vzájomné informácie, teda množstvo informácií obsiahnutých v Y pomerne X;H (X)- entropia zdroja správy; H (X / Y)- podmienená entropia, ktorá určuje stratu informácie na symbol spojenú s prítomnosťou šumu a skreslenia.
Pri odosielaní správy X T trvanie T, zložený z n elementárnych symbolov sa priemerné množstvo prenášaných informácií, berúc do úvahy symetriu vzájomného množstva informácií, rovná:
Ja (Y T, XT) = H (XT) - H (XT / YT) = H (YT) - H (YT / XT) = n. (4)
Rýchlosť prenosu informácií závisí od štatistických vlastností zdroja, metódy kódovania a vlastností kanála.
Šírka pásma diskrétneho komunikačného kanála
. (5)
Maximálna možná hodnota, t.j. maximum funkcionálu sa hľadá na celej množine funkcií rozdelenia pravdepodobnosti p (X).
Šírka pásma závisí od technické vlastnosti kanál (rýchlosť zariadenia, typ modulácie, úroveň rušenia a skreslenia atď.). Jednotky merania kapacity kanála sú:,,,.
2.1 Diskrétny komunikačný kanál bez rušenia
Ak v komunikačnom kanáli nedochádza k rušeniu, potom sú vstupné a výstupné signály kanála spojené jednoznačným funkčným vzťahom.
V tomto prípade sa podmienená entropia rovná nule a nepodmienené entropie zdroja a prijímača sa rovnajú, t.j. priemerné množstvo informácií v prijatom symbole vzhľadom na prenášané je
I (X, Y) = H (X) = H (Y); H (X/Y) = 0.
Ak X T- počet znakov pre daný čas T, potom je rýchlosť prenosu informácií pre diskrétny komunikačný kanál bez rušenia
(6)
kde V = 1 /- priemerná bitová rýchlosť jedného symbolu.
Šírka pásma pre diskrétny komunikačný kanál bez rušenia
(7)
Pretože maximálna entropia zodpovedá ekvipravdepodobným symbolom, potom šírka pásma pre rovnomerné rozloženie a štatistickú nezávislosť prenášaných symbolov je:
. (8)
Shannonova veta o prvom kanáli: Ak je tok informácií generovaných zdrojom dostatočne blízko k šírke pásma komunikačného kanála, t.j.
, kde je ľubovoľne malé množstvo,
potom môžete vždy nájsť taký spôsob kódovania, ktorý zabezpečí prenos všetkých správ zo zdroja a rýchlosť prenosu informácií bude veľmi blízka kapacite kanála.
Veta neodpovedá na otázku, ako vykonať kódovanie.
Príklad 1 Zdroj vygeneruje 3 správy s pravdepodobnosťou:
p1 = 0,1; p2 = 0,2 a p3 = 0,7.
Správy sú nezávislé a sú prenášané v jednotnom binárnom kóde ( m = 2) s dĺžkou trvania symbolu 1 ms. Určite rýchlosť prenosu informácií cez komunikačný kanál bez rušenia.
Riešenie: Entropia zdroja je

[bit/s].
Na prenos 3 správ s jednotným kódom sú potrebné dva bity, pričom trvanie kombinácie kódov je 2t.
Priemerná rýchlosť signálu
V = 1/2 t = 500 .
Rýchlosť prenosu informácií
C = vH = 500 x 1,16 = 580 [bit/s].
2.2 Diskrétny komunikačný kanál s rušením
Budeme uvažovať o diskrétnych komunikačných kanáloch bez pamäte.
Kanál bez pamäte Volá sa kanál, v ktorom je každý prenášaný signálový symbol ovplyvnený interferenciou, bez ohľadu na to, ktoré signály boli prenášané skôr. To znamená, že interferencia nevytvára ďalšie korelácie medzi symbolmi. Názov „bez pamäte“ znamená, že pri nasledujúcom prenose sa zdá, že kanál si nepamätá výsledky predchádzajúcich prenosov.
V prípade rušenia, priemerné množstvo informácií v symbole prijatej správy - Y, vo vzťahu k prenášanému - X rovná sa:
.
Pre symbol správy X T trvanie T, skladajúci sa z n elementárne symboly priemerné množstvo informácií v symbole prijatej správy - Y T vzhľadom na prenášané - X T rovná sa:
I (Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n = 2320 bps
Priepustnosť súvislého hlučného kanála je určená vzorcom

=2322 bps.
Dokážme, že informačná kapacita súvislého kanála bez pamäte s aditívnym Gaussovým šumom pri obmedzení špičkového výkonu nie je väčšia ako informačná kapacita toho istého kanála s rovnakou hodnotou obmedzenia priemerného výkonu.
Očakávaná hodnota pre symetrické rovnomerné rozdelenie

Stredný štvorec pre symetrické rovnomerné rozloženie

Rozptyl pre symetrické rovnomerné rozloženie

Navyše pre rovnomerne distribuovaný proces.
Diferenciálna entropia signálu s rovnomerným rozdelením
.
Rozdiel medzi diferenciálnymi entropiami normálneho a rovnomerne rozloženého procesu nezávisí od hodnoty rozptylu
= 0,3 bitu/vzorka
Priepustnosť a kapacita komunikačného kanála pre proces s normálnym rozdelením je teda vyššia ako pre rovnomerný.
Určite kapacitu (objem) komunikačného kanála
Vk = T k C k = 10 × 60 × 2322 = 1,3932 Mbit.
Poďme určiť množstvo informácií, ktoré je možné preniesť za 10 minút prevádzky kanála
10× 60× 2322= 1,3932 Mbps.
Úlohy

Pomocou internetových zdrojov nájdite odpovede na otázky:

Cvičenie 1

1. Aký je proces prenosu informácií?

Prenos informácií- fyzický proces, ktorým sa uskutočňuje pohyb informácií vo vesmíre. Informácie sme zapísali na disk a preniesli do inej miestnosti. Tento proces charakterizované prítomnosťou nasledujúcich zložiek:

2. Všeobecná schéma prenosu informácií

3. Uveďte zoznam komunikačných kanálov, ktoré poznáte

Odkaz(angl. kanál, dátová linka) je systém technických prostriedkov a média na šírenie signálu na prenos správ (nielen dát) zo zdroja do prijímača (a naopak). Komunikačný kanál, chápaný v užšom zmysle ( komunikačná cesta), predstavuje iba fyzické médium šírenia signálu, napríklad fyzické komunikačné vedenie.

Podľa typu distribučného média sa komunikačné kanály delia na:

4. Čo sú telekomunikácie a počítačové telekomunikácie?

Telekomunikácie(grécky tele - do diaľky, ďaleko a latinsky communicatio - komunikácia) je prenos a príjem akýchkoľvek informácií (zvuk, obraz, dáta, text) na diaľku prostredníctvom rôznych elektromagnetických systémov (káblové a optické kanály, rádiové kanály a iných káblových a bezdrôtových kanálov komunikácie).

Telekomunikačná sieť je sústava technických prostriedkov, prostredníctvom ktorých sa vykonávajú telekomunikácie.

Telekomunikačné siete zahŕňajú:
1. Počítačové siete(na prenos dát)
2. Telefónne siete(prenos hlasu)
3. Rádiové siete (prenos hlasových informácií - vysielacie služby)
4. Televízne siete (prenos hlasu a obrazu – vysielacie služby)

Počítačové telekomunikácie - telekomunikácie, ktorých koncovými zariadeniami sú počítače.

Prenos informácií z počítača do počítača sa nazýva synchrónna komunikácia a prostredníctvom stredného počítača, ktorý vám umožňuje zhromažďovať správy a prenášať ich do osobné počítače podľa požiadaviek užívateľa - asynchrónne.

Počítačové telekomunikácie sa začínajú udomácňovať vo vzdelávaní. Vo vysokoškolskom vzdelávaní sa využívajú na koordináciu vedeckého výskumu, operatívnu výmenu informácií medzi účastníkmi projektov, dištančné vzdelávanie a konzultácie. V školskom vzdelávacom systéme - zefektívniť samostatnú činnosť žiakov v súvislosti s rôznymi druhmi tvorivej práce, vrátane výchovno-vzdelávacej činnosti, založenú na širokom využívaní výskumných metód, voľnom prístupe k databázam, výmene informácií s partnermi doma i v zahraničí .

5. Aká je šírka pásma kanála na prenos informácií?
Šírka pásma- metrická charakteristika znázorňujúca pomer limitného počtu prechádzajúcich jednotiek (informácií, predmetov, objemu) za jednotku času kanálom, systémom, uzlom.
V informatike sa definícia šírky pásma zvyčajne aplikuje na komunikačný kanál a je určená maximálnym množstvom prenášaných / prijatých informácií za jednotku času.
Šírka pásma je jedným z najdôležitejších faktorov z pohľadu používateľov. Odhaduje sa podľa množstva dát, ktoré môže sieť preniesť na limite za jednotku času z jedného zariadenia, ktoré je k nej pripojené, do druhého.

Rýchlosť prenosu informácie závisí vo veľkej miere od rýchlosti jej vytvorenia (výkonu zdroja), spôsobov kódovania a dekódovania. Najvyššia možná rýchlosť prenosu informácií v danom kanáli sa nazýva jeho šírka pásma. Šírka pásma kanála je podľa definície rýchlosť prenosu informácií pri použití "najlepšieho" (optimálneho) zdroja, kodéra a dekodéra pre daný kanál, preto charakterizuje iba kanál.

Prenos informácií je pojem, ktorý spája mnohé fyzikálne procesy pohybu informácií v priestore. V každom z týchto procesov sú zahrnuté komponenty ako zdroj a prijímač údajov, fyzické médium informácií a kanál (médium) ich prenosu.

Proces prenosu informácií

Pôvodné úložiská údajov sú rôzne správy prenášané z ich zdrojov do prijímačov. Medzi nimi sú umiestnené kanály prenosu informácií. Špeciálne technické zariadenia-prevodníky (kodéry) tvoria fyzické nosiče dát - signály - na základe obsahu správ. Tieto podstupujú množstvo transformácií, vrátane kódovania, kompresie, modulácie a potom sa posielajú do komunikačných liniek. Po prechode cez ne signály prechádzajú inverznými transformáciami, vrátane demodulácie, rozbaľovania a dekódovania, v dôsledku čoho sa z nich extrahujú pôvodné správy vnímané prijímačmi.

Informačné správy

Správa je druh opisu javu alebo objektu, vyjadrený ako súbor údajov, ktorý má znaky začiatku a konca. Niektoré správy, ako je reč a hudba, sú nepretržitými funkciami času akustického tlaku. V telegrafnej komunikácii je správa textom telegramu vo forme alfanumerickej postupnosti. Televízna správa je sekvencia rámcových správ, ktoré sú „videné“ objektívom televíznej kamery a zachytávajú ich pri snímkovej frekvencii. Prevažnú väčšinu správ prenášaných v poslednom čase prostredníctvom systémov prenosu informácií tvoria číselné polia, textové, grafické, ako aj audio a video súbory.

Informačné signály

Prenos informácie je možný, ak má fyzické médium, ktorého vlastnosti sa menia v závislosti od obsahu prenášanej správy tak, aby prekonali prenosový kanál s minimálnym skreslením a boli rozoznateľné príjemcom. Tieto zmeny na fyzickom pamäťovom médiu tvoria informačný signál.

V súčasnosti sa informácie prenášajú a spracúvajú pomocou elektrických signálov v káblových a rádiových komunikačných kanáloch, ako aj vďaka optickým signálom v komunikačných linkách z optických vlákien.

Analógové a digitálne signály

Známy príklad analógového signálu, t.j. kontinuálne sa meniace v čase, je napätie odstránené z mikrofónu, ktorý prenáša hlasovú alebo hudobnú informačnú správu. Dá sa zosilniť a preniesť cez káblové kanály do zvukových reprodukčných systémov koncertnej sály, ktoré prenesú reč a hudbu z pódia k publiku v galérii.

Ak sa v súlade s veľkosťou napätia na výstupe mikrofónu amplitúda alebo frekvencia vysokofrekvenčných elektrických oscilácií v rádiovom vysielači plynule mení v čase, potom sa môže vzduchom prenášať analógový rádiový signál. Televízny vysielač v analógovom televíznom systéme generuje analógový signál vo forme napätia úmerného aktuálnemu jasu obrazových prvkov vnímaných objektívom fotoaparátu.

Ak však analógové napätie z výstupu mikrofónu prechádza cez digitálno-analógový prevodník (DAC), jeho výstup už nebude kontinuálnou funkciou času, ale sledom odčítaní tohto napätia v pravidelných intervaloch s vzorkovacia frekvencia. Okrem toho DAC tiež vykonáva kvantovanie podľa úrovne počiatočného napätia, pričom nahrádza celý možný rozsah svojich hodnôt konečnou množinou hodnôt určenou počtom binárnych číslic jeho výstupného kódu. Ukazuje sa, že spojitá fyzikálna veličina (v v tomto prípade toto napätie) sa premení na sekvenciu digitálnych kódov (je digitalizované), a potom už v digitálnej forme možno uložiť, spracovať a preniesť prostredníctvom sietí na prenos informácií. To výrazne zvyšuje rýchlosť a odolnosť proti hluku takýchto procesov.

Komunikačné kanály

Zvyčajne sa týmto pojmom označujú komplexy technických prostriedkov zapojených do prenosu údajov zo zdroja do prijímača, ako aj prostredia medzi nimi. Štruktúru takéhoto kanála, využívajúci typické prostriedky prenosu informácií, predstavuje nasledujúca postupnosť transformácií:

AI - PS - (CI) - CC - M - LPI - DM - DK - CI - PS

AI je zdroj informácií: osoba alebo iná živá bytosť, kniha, dokument, obrázok na neelektronickom médiu (plátno, papier) atď.

PS - prevodník informačnej správy na informačný signál, vykonávajúci prvú fázu prenosu dát. Ako PS môžu fungovať mikrofóny, televízia a videokamery, skenery, faxy, klávesnice PC atď.

KI je kodér informácie v informačnom signáli na zmenšenie objemu (stlačenie) informácie za účelom zvýšenia jej prenosovej rýchlosti alebo zmenšenia frekvenčného pásma potrebného na prenos. Tento odkaz je voliteľný, ako je uvedené v zátvorkách.

KK - kanálový kódovač na zlepšenie odolnosti informačného signálu.

M - modulátor signálu na zmenu charakteristík medzinosných signálov v závislosti od veľkosti informačného signálu. Typickým príkladom je amplitúdová modulácia nosného signálu s vysokou nosnou frekvenciou v závislosti od veľkosti nízkofrekvenčného informačného signálu.

LPI je vedenie na prenos informácií, ktoré predstavuje kombináciu fyzického média (napríklad elektromagnetického poľa) a technických prostriedkov na zmenu jeho stavu za účelom prenosu nosného signálu do prijímača.

DM - demodulátor na oddelenie informačného signálu od nosného signálu. Prítomné, iba ak M.

DC - kanálový dekodér na detekciu a/alebo opravu chýb v informačnom signáli, ktoré vznikli na LPI. Prítomné, iba ak existuje kontrola kvality.

CI - informačný dekodér. Prítomné, iba ak existuje CI.

PI - prijímač informácií (počítač, tlačiareň, displej atď.).

Ak je prenos informácií obojsmerný (duplexný kanál), potom na oboch stranách LPI sú modemové jednotky (Modulátor-DEModulátor), ktoré kombinujú linky M a DM, ako aj bloky kodekov (COder-DECoder), ktoré kombinujú kódovače. (CI a CK) a dekodéry (DI a DK).

Charakteristika prenosových kanálov

Hlavnými charakteristickými znakmi kanálov sú šírka pásma a odolnosť voči šumu.

V kanáli je informačný signál vystavený šumu a rušeniu. Môžu byť spôsobené prírodnými dôvodmi (napríklad atmosférické pre rádiové kanály) alebo môžu byť špeciálne vytvorené nepriateľom.

Odolnosť prenosových kanálov proti rušeniu sa zvyšuje použitím rôznych druhov analógových a digitálnych filtrov na oddelenie informačných signálov od šumu, ako aj špeciálnych metód prenosu správ, ktoré minimalizujú vplyv šumu. Jednou z týchto metód je pridanie ďalších znakov, ktoré nenesú užitočný obsah, ale pomáhajú kontrolovať správnosť správy, ako aj opravovať chyby v nej.

Kapacita kanála sa rovná maximálnemu počtu binárnych symbolov (kbitov), ​​ktoré vysiela bez rušenia za jednu sekundu. Pre rôzne kanály sa pohybuje od niekoľkých kbps do stoviek Mbps a je určená ich fyzikálnymi vlastnosťami.

Teória prenosu informácií

Claude Shannon je autorom špeciálnej teórie na kódovanie prenášaných dát, ktorý objavil metódy riešenia šumu. Jednou z hlavných myšlienok tejto teórie je potreba redundancie digitálneho kódu prenášaného cez informačné prenosové linky. To umožňuje obnoviť stratu, ak sa počas prenosu stratí niektorá časť kódu. Takéto kódy (digitálne informačné signály) sa nazývajú kódy proti rušeniu. Redundancia kódu však nemôže byť príliš veľká. To vedie k tomu, že prenos informácií je oneskorený, ako aj k nárastu nákladov na komunikačné systémy.

Digitálne spracovanie signálu

Ďalšou dôležitou súčasťou teórie prenosu informácií je systém metód digitálneho spracovania signálov v prenosových kanáloch. Tieto metódy zahŕňajú algoritmy na digitalizáciu pôvodných analógových informačných signálov s určitou vzorkovacou rýchlosťou určenou na základe Shannonovej vety, ako aj metódy na vytváranie nosných signálov odolných voči šumu na prenos cez komunikačné linky a digitálne filtrovanie prijatých signálov s cieľom oddeliť ich pred rušením.

Ochrana proti hluku

Práca tejto schémy sa dá vysvetliť na príklade telefonickej komunikácie. Zdrojom informácií v tomto systéme je hovoriaca osoba, prijímateľ, respektíve – poslucháč. Kodér je telefónne slúchadlo, pomocou ktorého sa zvukové signály premieňajú na elektromagnetické signály. Komunikačným kanálom je telefónna sieť. Dekodérom je aj slúchadlo.

Kódovanie signálu, pri prenose informácie je akákoľvek transformácia informácie pochádzajúcej zo zdroja do formy vhodnej na jej prenos komunikačným kanálom. V súčasnosti je najpoužívanejšia digitálna komunikácia, ktorá je podľa svojej definície diskrétna. Okrem toho existuje aj analógová komunikácia, ide o komunikáciu, pri ktorej sa informácie prenášajú vo forme súvislého signálu (staré štandardy telefónnych sietí).

Pod " Hluk " myslia sa všetky druhy rušenia, ktoré skresľujú prenášaný signál alebo vedú k jeho strate. K takémuto rušeniu najčastejšie dochádza z technických príčin: nízka kvalita komunikačných liniek, vzájomná neistota rôznych tokov informácií prenášaných tým istým komunikačným kanálom.

Metódy riešenia "hluku":

1. Opakovanie signálu

2. Digitalizácia signálu

3. Zosilnenie signálu

4. Mechanické prostriedky (krútený pár, optické vlákna, tienenie atď.)

Okrem toho teória kódovania vyvinula metódy na reprezentáciu prenášanej informácie, aby sa znížili jej straty pod vplyvom šumu.

5.2. Počítačové siete

Počítačová sieť Je spojenie dvoch alebo viacerých počítačov navzájom pre zdieľanie k zdieľaným zdrojom. Zdroje sú troch typov: hardvér, softvér a informácie

Pod hardvérové ​​prostriedky znamená technickú podporu všeobecný prístup: tlačiareň, zvýšená kapacita pevný disk(súborový server), hostiteľský počítač atď.

Vo všeobecnosti môže byť počítačová sieť reprezentovaná množinou uzlov vzájomne prepojených médiami šírenia signálu (prenosové médiá, diaľnice, komunikačné linky). V uzloch počítačovej siete sú umiestnené prvky komunikačnej siete a počítačové systémy.

Komunikačné siete. Hlavnými prvkami tradičných komunikačných sietí sú koncové zariadenia (terminály), prenosové a spínacie systémy.

Terminály sú určené na pripojenie zdrojov a prijímačov informácií do komunikačnej siete. Napríklad k nim môžu byť počítače pripojené cez vyhradenú dvojvodičovú linku alebo cez modem.

Prevodový systém zabezpečuje prenos informácií na diaľku. V súčasnosti podporujú viackanálovú signalizáciu cez jeden kmeň.

Prepínací systém je navrhnutý tak, aby zabezpečoval komunikáciu medzi množstvom priestorovo oddelených zdrojov a prijímačov informácií. Vďaka prepojeným spojovacím systémom sa pre účastníkov vytvára kompozitný (end-to-end) komunikačný kanál

Každá z verejných sietí má svoju vlastnú protokoly, poskytovanie prístupu k určitému typu služby.

Protokoly. Pod protokol sa chápe ako súbor dohôd, ktorými sa riadia komponenty pri interakcii. V našom prípade protokol existuje štandardný súbor pravidiel upravujúcich prezentáciu (najmä formáty) údajov a postupy výmeny