Transferul de informații în sistemele tehnice de comunicații. Transferul de informații prin canale tehnice de comunicare. Resurse de informații pe internet. Codificarea și decodarea informațiilor
Folosind resursele de pe Internet, găsiți răspunsuri la întrebările:
Sarcina 1
1. Care este procesul transfer de informatii?
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 caracterizată prin prezența următoarelor componente:
2. Schema generala transfer de informatii
3. Enumerați canalele de comunicare pe care le cunoașteți
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)
Telecomunicații computerizate- telecomunicații, ale căror dispozitive terminale sunt calculatoarele.
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 - pentru a crește eficacitatea activităților independente ale elevilor asociate cu diferite tipuri de muncă creativă, inclusiv activități educaționale, bazate pe utilizarea pe scară largă a metodelor de cercetare, acces gratuit la baze de date, schimb de informații cu parteneri atât din țară, cât și din străinătate.
5. Ce este debitului 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 determinată de cantitatea maximă de 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.
Sisteme de transmitere a informațiilor tehnice Din istorie: primul sistem de transmisie tehnică a fost telegraful (1837); apoi a fost inventat telefonul (1876 de americanul Alexander Bell); invenția radioului (1895 de către inginerul rus Alexander Stepanovici Popov. 1896 de către inginerul italian G. Marconi) în secolul al XX-lea a apărut televiziunea și internetul
Modelul lui Claude Shannon de transmitere a informațiilor Toate metodele de transmitere de mai sus comunicaţii informaţionale se bazează pe transmiterea unui semnal fizic (electric sau electromagnetic) la distanță și sunt supuse anumitor legi generale. Teoria comunicării, apărută în anii 1920, studiază aceste legi. Aparatul matematic al teoriei comunicării - teoria matematică a comunicării, a fost dezvoltat de omul de știință Claude Shannon.
Model de transfer de informații canale tehnice comunicații SURSA DE INFORMAȚII DISPOZITIV DE CODIFICARE ZGOMOT CANAL DE COMUNICARE PROTECȚIA ÎMPOTRIVA ZGOMOTULUI DISPOZITIV DE CODIFICARE RECEPTOR DE INFORMAȚII
Un exemplu de funcționare a unui model de transmitere a informațiilor prin canale tehnice CANAL DE COMUNICARE DISPOZITIV DE CODARE MICROFON DISPOZITIV DE DECODARE RECEPTOR
Codificarea informațiilor 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: ü curent electricü semnal radio
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 tipul care este transmis prin canalul de comunicare; Decodarea este procesul invers de conversie a semnalului transmis în cod de computer.
Probleme rezolvate de dezvoltatorii sistemelor tehnice de transmitere a informațiilor: 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.
Capacitatea canalului este viteza maximă de transfer de informații. Lățimea de bandă se măsoară în unități: bit/s sau octet/s 1 octet/s = 23 biți/s = 8 biți/s 1 Kbit/s = 210 biți/s = 1024 biți/s 1 Mbit/s = 210 Kbit/s = 1024 Kbps 1 Gbps = 210 Mbps = 1024 Mbps
Capacitatea canalului depinde de implementarea sa tehnică. În rețelele de calculatoare se folosesc următoarele mijloace de comunicare: linii telefonice (10 -100 Kbps); cabluri electrice; comunicare prin cablu cu fibră optică (10 -100 Mbit/s); comunicare radio (10 -100 Mbit/s).
Viteza transferului de informații depinde nu numai de capacitatea canalului de comunicație, ci și de adâncimea de biți a codificării informațiilor. Lungimea codului mesajului ar trebui să fie cât mai scurtă posibil.
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 pe aceleași canale unele de altele. Prezența zgomotului duce la pierderea de informații
Protecția împotriva zgomotului Shannon a dezvoltat o teorie specială de codare care oferă metode de combatere a zgomotului. 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.
Protecție împotriva zgomotului Redundanța codului nu poate fi prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la costuri mai mari de comunicare. Teoria codării ne permite să obținem un cod care va fi optim: redundanța informațiilor transmise va fi minimă posibilă, iar fiabilitatea informațiilor primite va fi maximă.
Protecția împotriva zgomotului O mare contribuție la teoria științifică a comunicațiilor a fost omul de știință sovietic Vladimir Aleksandrovich Kotelnikov (1940 -1950 al secolului XX).
Protecție împotriva zgomotului B sisteme moderne comunicatii digitale pentru combaterea pierderii de informații în timpul transmiterii: întregul mesaj este împărțit în porțiuni - blocuri; pentru fiecare bloc se calculează o sumă de control (suma de cifre binare), care este transmisă împreună cu acest bloc; La locul de primire, suma de control a blocului primit este recalculată dacă nu coincide cu cea inițială, transmiterea se repetă.
Sistem de concepte de bază Transferul de informații către sisteme tehnice Modelul de comunicare al lui K. Shannon Proces de transmitere a informațiilor pe un canal de comunicație Procedura de codare Debit Impactul capacității de decodare a zgomotului asupra canalului de comunicație Protecția informațiilor împotriva pierderilor datorate zgomotului Codare cu pierdere parțială Recuperarea completă optimă a informațiilor redundante în timpul transmisiei cod sursă cod
Sarcini 1. Rata de transfer de date printr-o conexiune ADSL este de 128.000 bps. Prin această conexiune este transferat un fișier de 625 KB. Determinați timpul de transfer al fișierului în secunde.
Probleme 2. Viteza de transmisie a datelor printr-o conexiune modem este de 51200 bps. Difuzare fișier text prin această legătură a durat 10 s. Determinați câte caractere conținea textul transmis dacă se știa că este reprezentat în Unicode pe 16 biți.
Probleme 3. Câte secunde vor dura ca un modem obișnuit să transmită mesaje la o viteză de 28800 bps pentru a transmite culoarea imagine raster 640 x 480 pixeli, cu condiția ca culoarea fiecărui pixel să fie codificată în trei octeți?
Probleme 4. Viteza medie de transfer de date folosind un modem este de 36.864 bps. Câte secunde va dura până când modemul transmite 4 pagini de text în codificare KOI 8 pe 8 biți, presupunând că fiecare pagină are o medie de 2.304 caractere?
Probleme 5. Care este timpul (în minute) pentru transmiterea întregii cantități de date pe un canal de comunicație, dacă se știe că au fost transferate 150 MB de date, iar în prima jumătate a timpului transmisia a fost la o viteză de 2 Mbit pe secundă, iar în restul timpului la o viteză de 6 Mbit pe secundă?
Sarcini 6. Tolya are acces la Internet printr-un canal radio unidirecțional de mare viteză, oferind informații cu o viteză de 219 biți pe secundă. Misha nu are acces la internet de mare viteză, dar este posibil să primiți informații de la Tolya printr-un canal telefonic de viteză redusă, cu o viteză medie de 214 biți pe secundă. Misha a fost de acord cu Tolya că va descărca 6 MB de date pentru el printr-un canal de mare viteză și le va transmite lui Misha printr-un canal de mică viteză. Computerul lui Tolya poate începe să transmită date nu mai devreme de când primește primii 256 KB din aceste date. Care este perioada minimă posibilă de timp (în secunde) din momentul în care Tolya începe să descarce date până când Misha le primește complet?
Sarcini 7. Un document de 5 MB poate fi transferat de la un computer la altul în două moduri: A) Comprimați cu un arhivator, transferați arhiva printr-un canal de comunicare, despachetați B) Transfer printr-un canal de comunicație fără a utiliza un arhivator. Ce metodă este mai rapidă și cu cât de mult, dacă - viteza medie de transfer de date pe canalul de comunicație este de 218 biți pe secundă, - volumul documentului comprimat de arhivator este de 80% din original, - timpul necesar pentru comprimarea documentul este de 35 de secunde, pentru a-l decomprima - 3 secunde?
Probleme În răspunsul dvs., scrieți litera A dacă metoda A este mai rapidă sau B dacă metoda B este mai rapidă Imediat după literă scrieți numărul de secunde cât de rapidă este o metodă decât cealaltă. Deci, de exemplu, dacă metoda B cale mai rapidăȘi timp de 23 de secunde, trebuie să scrieți B 23 în răspunsul dvs.
Probleme 8. Datele de 40 MB sunt transferate de la punctul A la punctul B printr-un canal de comunicație care oferă o rată de transfer de date de 218 biți pe secundă și apoi de la punctul B la punctul C printr-un canal de comunicație care oferă o rată de transfer de date de 219 biți pe secundă. De la începutul transmiterii datelor de la punctul A până la primirea completă a acesteia la punctul B, au trecut 35 de minute. Cât de lungă în secunde a fost întârzierea la punctul B, adică timpul dintre sfârșitul primirii datelor de la punctul A și începutul transmiterii datelor către punctul B?
Obiectivele lecției
Educațional:
Studierea și consolidarea cunoștințelor;
Actualizarea cunoștințelor de conducere;
Introducerea conceptelor metodetransferul de informații,canale de transmitere a informațiilor,capacitatea canalului.
Luați în consideraresisteme de transmitere a informațiilor tehnice.
Dezvoltare:
dezvoltarea interesului cognitiv și a activității creative a elevilor;
dezvoltarea comunicării prietenoase și de afaceri între studenți prin muncă comună.
Educațional:
cultivați interesul față de subiect, atenția și disciplina.
Tip de lecție:
învăţarea de materiale noi şi consolidarea primară a cunoştinţelor.
Echipament:
PC, proiector, ecran, prezentare „Transfer de informații”.
Tipuri de munca:
conversație euristică, prelegere-demonstrație, munca independentă a studenților.
Pașii lecției:
Moment organizatoric.
Actualizarea cunoștințelor:
Stabilirea obiectivului lecției.
Învățarea de materiale noi.
Rezumând lecția.
Stabilirea temelor.
Progresul lecției
– Bună băieți, stați jos. Mă bucur foarte mult să te văd. Astăzi continuăm să studiem capitolul „ Procesele informaționaleîn sisteme"
II. Actualizarea cunoștințelor
Din curs de bazăştii:
Transferul de informații are loc de la sursa la destinatarul (destinatarul) informațiilor.Sursă informația poate fi orice: orice obiect sau fenomen al naturii vii sau neînsuflețite. Procesul de transmitere a informației are loc într-un anumit mediu material care separă sursa și destinatarul informației, care se numeștecanal transfer de informatii. Informația este transmisă prin canal sub forma unei anumite secvențe de semnale, simboluri, semne, care sunt numitemesaj . Destinatar informația este un obiect care primește un mesaj, având ca rezultat anumite modificări ale stării sale. Toate cele de mai sus sunt descrise schematic în figură. O persoană primește informații din tot ceea ce o înconjoară prin simțuri: auz, văz, miros, atingere, gust. O persoană primește cea mai mare cantitate de informații prin auz și vedere. Mesajele sonore sunt percepute de ureche - semnale acustice într-un mediu continuu (cel mai adesea în aer). Viziunea percepe semnale luminoase care transmit imagini ale obiectelor.Canal de informare poate avea fie o natură naturală (aer atmosferic prin care sunt transmise undele sonore, lumina soarelui reflectată de obiectele observate), fie poate ficreat artificial. Cele create artificial sunt tocmai mijloace tehnice de comunicare.Și astfel subiectul lecției noastre„Transfer de informații” (Diapozitivul 1)
III. Stabilirea unui obiectiv de lecție
Să începem să învățăm material nou. Scrieți subiectul lecției în caiet.
Astăzi, la clasă, vă vom cunoașteCu
sisteme de transmitere a informațiilor tehnice
modul în care se desfășoară procesul de transfer de informații, vom rezolva probleme practice.
eu V. Învățarea de material nou.
Primul mijloc tehnic de transmitere a informațiilor la distanță a fost telegraful, inventat în 1837 de americanul Samuel Morse. În 1876, americanul A. Bell inventează telefonul. Pe baza descoperirii undelor electromagnetice de către fizicianul german Heinrich Hertz (1886), A.S. Popov în Rusia în 1895 și aproape simultan cu el în 1896 de G. Marconi în Italia, a fost inventat radioul. Televiziunea și internetul au apărut în secolul al XX-lea.(Diapozitivul 2)
Modelul lui K. Shannon de transfer de informații
Toate metodele enumerate de comunicare a informațiilor 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 american Claude Shannon. (Diapozitivul 3)
Model de transfer de informații prin canalele tehnice de comunicare
Claude Shannon a propus un model al procesului de transmitere a informațiilor prin canalele tehnice de comunicare.Codarea se referă aici la orice transformare a informațiilor venite dintr-o sursă într-o formă adecvată pentru transmiterea acesteia printr-un canal de comunicare.Decodare - conversie inversă a secvenței semnalului .Funcționarea unei astfel de scheme poate fi explicată folosind procesul familiar de a vorbi 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 comunicare este reteaua telefonica(fire, comutatoare ale nodurilor telefonice prin care trece semnalul). Dispozitivul de decodare este receptorul (căștile) persoanei care ascultă - receptorul informațiilor. Aici semnalul electric de intrare este convertit în sunet.
Sisteme moderne de transmitere a informațiilor pe computer - rețelele de calculatoare funcționează pe același principiu. Există un proces de codificare care convertește codul binar al computerului într-un semnal fizic de tipul care este transmis printr-un canal de comunicație. Decodificarea implică convertirea semnalului transmis înapoi în cod de calculator. De exemplu, atunci când utilizați linii telefoniceîn rețelele de calculatoare, funcțiile de codificare-decodare sunt efectuate de un dispozitiv numitmodem.Capacitatea canalului și viteza de transmitere a informațiilor
Dezvoltatorii sistemelor tehnice de transmitere a informațiilor trebuie să rezolve două probleme interdependente: cum să asigure cea mai mare viteză de transfer de informații și cum să reducă pierderea de informații în timpul transmisiei. K. Shannon a fost primul om de știință care a preluat soluția acestor probleme și a creat o nouă știință pentru acea vreme -teoria informaţiei . a definit Shannonmod de măsurare a cantității de informații transmise prin canale de comunicare. El a introdus conceptul de debitcanal la maximum viteza posibila transfer de informatii. Această viteză este măsurată în biți pe secundă (de asemenea, kilobiți pe secundă, megabiți pe secundă).
Capacitatea unui canal de comunicare depinde de implementarea sa tehnică. De exemplu, rețelele de calculatoare folosesc următoarele mijloace de comunicare:
linii telefonice;
cabluri electrice;
comunicare prin cablu cu fibră optică;
comunicare radio
Capacitatea liniilor telefonice este de zeci și sute de Kbps; Capacitatea liniilor de fibră optică și a liniilor de comunicații radio este măsurată în zeci și sute de Mbit/s.
Există însă o problemă, care în diagrama propusă de K. Shannon este marcată cu cuvântul"zgomot".
Zgomot, protecție împotriva zgomotului
Termenul „zgomot” se referă la diferite tipuri de interferențe care distorsionează semnalul transmis și duc la pierderea de informații. O astfel de interferență are loc în principal din cauza motive tehnice, cacalitate slabă a liniilor de comunicare , nesiguranța fluxurilor de informații diferite transmise pe aceleași canale unele de altele. Uneori, atunci când vorbim la telefon, auzim zgomote, trosnituri care îngreunează înțelegerea interlocutorului, sau conversația noastră se suprapune conversației altor persoane.
Prezența zgomotului duce la pierderea informațiilor transmise . În astfel de cazuri, este necesară protecția împotriva zgomotului. În acest scop, ele sunt utilizate în primul rând metode tehnice protecția canalelor de comunicație împotriva zgomotului. Astfel de metode pot fi foarte diferite, uneori simple, alteori foarte complexe. De exemplu: utilizarea cablului ecranat în loc de sârmă goală; utilizarea diferitelor tipuri de filtre care separă semnalul util de zgomot etc.
Shannon a dezvoltat o teorie specială de codare care furnizează metode pentru a trata zgomotul. Una dintre ideile importante ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicare trebuie să fieredundant. Datorită acestui fapt, pierderea unei anumite părți a informațiilor în timpul transmisiei poate fi compensată. De exemplu, dacă sunteți greu de auzit când vorbiți la telefon, atunci prin repetarea fiecărui cuvânt de două ori, aveți șanse mai mari ca cealaltă persoană să vă înțeleagă corect.
Redundanța codului este repetarea repetată a datelor transmise.
Cu toate acestea, redundanța nu ar trebui să fie prea mare. Acest lucru va duce la întârzieri și la costuri mai mari de comunicare. Teoria codării ne permite să obținem un cod care va fi optim: redundanța informațiilor transmise va fi minimă posibilă, iar fiabilitatea informațiilor primite va fi maximă.
Contribuție mare la științificteoria comunicării contribuit de celebrul om de știință sovietic Vladimir Aleksandrovich Kotelnikov. În anii 1940-1950 a obținut fundamental rezultate științifice privind problema imunității la zgomot a sistemelor de transmitere a informațiilor.
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 blocse calculează suma de control (suma cifrelor binare), care este transmisă împreună cu acest bloc. La locul de primire, suma de control a blocului primit este recalculată și, dacă nu coincide cu suma inițială, transmiterea acestui bloc se repetă. Acest lucru se întâmplă până la inițial și final sume de control nu se va potrivi.
Munca independentă. Elevii au carduri cu sarcini pe care trebuie să le îndeplinească.
Sarcini pentru munca independenta
Capacitatea canalului de comunicație este de 100 Mbit/s. Canalul nu este afectat de zgomot (de exemplu, o linie de fibră optică). Determinați cât timp va dura transmiterea unui text pe canal, al cărui volum de informații este de 100 KB.
Capacitatea canalului de comunicație este de 10 Mbit/s. Canalul este supus zgomotului, astfel încât redundanța codului de transmisie este de 20%. Determinați cât timp va dura transmiterea unui text pe canal, al cărui volum de informații este de 100 KB.
V. Rezumatul lecției
Lecția noastră s-a încheiat. Ce nou ați învățat în clasă astăzi și ce ați învățat?
VI. Reflecţie.
Vă sugerez să vă evaluați (vă spun răspunsurile corecte). Notele lecției.
VII. Stabilirea temelor
Transferul de informații este un termen care combină multe procese fizice de mișcare a informațiilor în spațiu. Oricare dintre aceste procese implică componente precum o sursă de date și un receptor, un mediu de stocare fizic și un canal (mediu) pentru transmiterea acestuia.
Procesul de transfer de informații
Containerele inițiale de date sunt diverse mesaje transmise de la sursele lor către receptori. Între ele există canale de transmitere a informațiilor. Dispozitive tehnice speciale-convertoare (encodere) formează suporturi fizice de date - semnale, pe baza conținutului mesajelor. Acestea din urmă suferă o serie de transformări, inclusiv codare, compresie, modulare și apoi sunt trimise la liniile de comunicație. După trecerea prin ele, semnalele suferă transformări inverse, inclusiv demodulare, decompresie și decodare, în urma cărora mesajele originale sunt separate de ele, percepute de receptori.
Mesaje informative
Un mesaj este o anumită descriere a unui fenomen sau obiect, exprimată sub forma unui set de date care are semne ale unui început și ale unui sfârșit. Unele mesaje, cum ar fi vorbirea și muzica, sunt funcții continue ale timpului presiunii sonore. La comunicare telegrafică mesajul este textul telegramei sub forma unei secvențe alfanumerice. Un mesaj de televiziune este o secvență de mesaje cadru pe care obiectivul camerei le „văd” și le înregistrează la o rată a cadrelor. Majoritatea covârșitoare a celor transmise către în ultima vreme prin sistemele de transmitere a informațiilor, mesajele sunt matrice numerice, text, grafice, precum și fișiere audio și video.
Semnale informative
Transferul de informații este posibil dacă are un mediu fizic, ale cărui caracteristici variază în funcție de conținut mesaj transmisîn așa fel încât să depășească canalul de transmisie cu distorsiuni minime și să poată fi recunoscute de receptor. Aceste modificări în mediul fizic de stocare formează un semnal de informare.
Astăzi, transmiterea și prelucrarea informațiilor se realizează folosind semnale electrice în canalele de comunicații cu fir și radio, precum și prin semnale optice în liniile de fibră optică.
Semnale analogice și digitale
Un exemplu binecunoscut de semnal analogic, de ex. se modifică continuu în timp este tensiunea preluată de la microfon, care poartă un mesaj de vorbire sau de informare muzicală. Poate fi amplificat și transmis prin canale cu fir către sistemele de reproducere a sunetului din sala de concert, care vor transporta vorbirea și muzica de pe scenă până la publicul din galerie.
Dacă, în conformitate cu tensiunea de la ieșirea microfonului, amplitudinea sau frecvența oscilațiilor electrice de înaltă frecvență în transmițătorul radio se modifică continuu în timp, atunci un semnal radio analogic poate fi transmis prin aer. Un transmițător de televiziune într-un sistem de televiziune analogic generează un semnal analogic sub forma unei tensiuni proporționale cu luminozitatea curentă a elementelor de imagine percepute de obiectivul camerei.
Cu toate acestea, dacă tensiune analogică trece de la ieșirea microfonului printr-un convertor digital-analogic (DAC), atunci ieșirea acestuia nu va mai fi o funcție continuă a timpului, ci o succesiune de mostre din această tensiune, luate la intervale egale cu frecvența de eșantionare. În plus, DAC-ul efectuează și cuantificare pe baza nivelului tensiunii sursei, înlocuind întregul interval posibil al valorilor sale cu un set finit de valori determinate de numărul de biți binari ai codului său de ieșire. Se dovedește că continuu mărime fizică(în acest caz, aceasta este tensiunea) se transformă într-o secvență de coduri digitale (digitizate), apoi în formă digitală pot fi stocate, procesate și transmise prin rețele de informații. Acest lucru crește semnificativ viteza și imunitatea la zgomot a unor astfel de procese.
Canale de transmitere a informațiilor
De obicei, acest termen se referă la complexe de mijloace tehnice implicate în transmiterea datelor de la sursă la receptor, precum și la mediul dintre acestea. Structura unui astfel de canal folosind mijloace standard transferul de informații este reprezentat de următoarea succesiune de transformări:
II - PS - (CI) - KK - M - LPI - DM - DK - DI - PS
AI este o sursă de informații: o persoană sau altă creatură vie, o carte, un document, o imagine pe un suport neelectronic (pânză, hârtie) etc.
PS este un convertor al unui mesaj de informare într-un semnal de informare, efectuând prima etapă a transmisiei de date. Microfoanele, camerele de televiziune și video, scanerele, faxurile, tastaturile PC-urilor etc. pot acționa ca PS-uri.
CI este un codificator de informații într-un semnal de informații pentru a reduce volumul (compresia) informațiilor pentru a crește viteza de transmisie a acesteia sau a reduce banda de frecvență necesară transmiterii. Această legătură este opțională, care este afișată între paranteze.
KK - codificator de canal pentru a crește imunitatea la zgomot a semnalului de informații.
M - modulator de semnal pentru modificarea caracteristicilor semnalelor purtătoare intermediare în funcție de mărimea semnalului informațional. Un exemplu tipic este modularea în amplitudine a unui semnal purtător de înaltă frecvență, în funcție de mărimea semnalului de informații de joasă frecvență.
LPI este o linie de transmisie a informațiilor reprezentând o combinație între mediul fizic (de exemplu, un câmp electromagnetic) și mijloace tehnice pentru schimbarea stării acestuia pentru a transmite un semnal purtător către receptor.
DM este un demodulator pentru separarea semnalului informațional de semnalul purtător. Prezent numai dacă M este prezent.
DC - decodor de canal pentru identificarea și/sau corectarea erorilor în semnalul de informații care au apărut pe LPI. Prezenți numai dacă CC este prezent.
DI - decodor de informații. Prezentă numai în prezența CI.
PI - receptor de informații (calculator, imprimantă, afișaj etc.).
Dacă transmiterea informațiilor este bidirecțională (canal duplex), atunci pe ambele părți ale LPI există blocuri de modem (MOdulator-DEModulator), care combină legăturile M și DM, precum și blocuri de codec (CODER-DECODER), combinând codificatoare (CI și KK) și decodoare (DI și DC).
Caracteristicile canalelor de transmisie
La principal caracteristici distinctive canalele includ debitul și imunitate la zgomot.
În canal, semnalul informațional este supus zgomotului și interferențelor. Ele pot fi cauzate de cauze naturale (de exemplu, canale radio atmosferice) sau pot fi create special de inamic.
Imunitatea la zgomot a canalelor de transmisie este crescută prin utilizarea diferitelor tipuri de filtre analogice și digitale pentru a separa semnalele informaționale de zgomot, precum și prin metode speciale de transmitere a mesajelor care reduc la minimum influența zgomotului. Una dintre aceste metode este de a adăuga caractere suplimentare care nu poartă conținut util, dar ajută la controlul corectitudinii mesajului și, de asemenea, la corectarea erorilor din acesta.
Capacitatea canalului este număr maxim simboluri binare (kbiți) transmise de aceștia în absența interferenței într-o secundă. Pentru diferite canale, acesta variază de la câțiva kbit/s la sute de Mbit/s și este determinat de proprietățile lor fizice.
Teoria transmiterii informației
Claude Shannon este autorul unei teorii speciale de codificare a datelor transmise, care a descoperit metode de combatere a zgomotului. Una dintre ideile principale ale acestei teorii este necesitatea redundanței informațiilor transmise prin liniile de transmisie cod digital. Acest lucru vă permite să restabiliți pierderea dacă o parte a codului este pierdută în timpul transmiterii acestuia. Astfel de coduri (semnale de informații digitale) sunt numite rezistente la zgomot. Cu toate acestea, redundanța codului nu trebuie luată într-o măsură prea mare. Acest lucru duce la întârzieri în transmiterea informațiilor, precum și la creșterea costului sistemelor de comunicații.
Procesarea semnalului digital
O altă componentă importantă a teoriei transmiterii informației este sistemul de metode de procesare a semnalului digital în canalele de transmisie. Aceste metode includ algoritmi de digitizare a semnalelor informaționale analogice originale cu o anumită frecvență de eșantionare determinată pe baza teoremei lui Shannon, precum și metode de generare, pe baza acestora, a semnalelor purtătoare rezistente la zgomot pentru transmisia prin linii de comunicație și filtrarea digitală a semnalelor primite. pentru a le separa de interferenţe.
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 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 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 receptorul (căștile) persoanei care ascultă - receptorul informațiilor. 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, metodele tehnice sunt folosite pentru a proteja canalele de comunicare de zgomot. 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.
Claude Shannon a dezvoltat o teorie specială de codare care furnizează metode pentru a trata zgomotul. Una dintre ideile importante ale acestei teorii este că codul transmis prin linia de comunicație 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. 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 când sumele de control sursă și destinație se potrivesc.
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.