Povzetek lekcije na temo »Prenos informacij. Tehnični sistemi prenosa informacij Model prenosa informacij po tehničnih kanalih

Cilji lekcije

Izobraževalni:

Študij in utrjevanje znanja;

Posodabljanje vodilnega znanja;

Uvesti koncepte načine prenos informacij, kanali za prenos informacij, pretočnost kanal.

Razmislitetehnični sistemi za prenos informacij.

Razvoj:

razvijati kognitivno zanimanje, ustvarjalno aktivnost učencev;

razvijati prijazno in poslovno komunikacijo med študenti v timskem delu.

Izobraževalni:

spodbujati zanimanje za predmet, pozornost, disciplino.

Vrsta lekcije: učenje nove snovi in ​​primarno utrjevanje znanja.
oprema: PC, projektor, platno, predstavitev "Prenos informacij".
Vrste dela: hevristični pogovor, predavanje-demonstracija, samostojno delo študentov.

Koraki lekcije:

Organiziranje časa.

Posodobitev znanja:

Postavitev cilja lekcije.

Učenje nove snovi.

Povzetek lekcije.

Postavitev domače naloge.

Med poukom

– Pozdravljeni fantje, sedite. Zelo sem vesel, da te vidim. Danes nadaljujemo s preučevanjem poglavja » Informacijski procesi v sistemih"

II. Posodobitev znanja

Iz osnovnega tečaja veste:

In tako je tema naše lekcije"Prenos informacij" (Slide 1)

III. Postavitev ciljev lekcije

Začnimo se učiti nove snovi. Zapišite temo lekcije v zvezek.
Danes v lekciji vas bomo spoznaliZ sistemi za prenos tehničnih informacij kako poteka proces prenosa informacij, bomo rešili praktične probleme.

jaz V. Učenje nove snovi.

Prvo tehnično sredstvo za prenos informacij na daljavo je bil telegraf, ki ga je leta 1837 izumil Američan Samuel Morse. Leta 1876 Američan A. Bell izumi telefon. Na podlagi odkritja elektromagnetnih valov nemškega fizika Heinricha Hertza (1886) je A.S. Popov v Rusiji leta 1895 in skoraj istočasno z njim leta 1896 G. Marconi v Italiji je izumil radio. Televizija in internet sta se pojavila v 20. stoletju.(Slide 2)

K. Shannonov model prenosa informacij

Vse te metode informacijske komunikacije temeljijo na prenosu fizičnega (električnega ali elektromagnetnega) signala na razdaljo in so podrejene nekaterim splošnim zakonitostim. Teorija komuniciranja, ki se je pojavila v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, raziskuje te zakone. Matematični aparat teorije komunikacije - matematična teorija komunikacije, je razvil ameriški znanstvenik Claude Shannon. (Slide 3)

Model prenosa informacij po tehničnih komunikacijskih kanalih

Delovanje takšne sheme je mogoče razložiti z znanim postopkom telefonskega pogovora. Vir informacij je govoreči človek... Kodirnik je mikrofon telefonske slušalke, s pomočjo katerega se zvočni valovi (govor) pretvarjajo v električne signale. Komunikacijski kanal je telefonsko omrežje(žice, stikala telefonskih vozlišč, skozi katera prehaja signal). Dekodirna naprava je telefonski sprejemnik (slušalka) poslušalca – sprejemnik informacij. Tu se dohodni električni signal spremeni v zvok.

Pasovna širina kanala in hitrost prenosa informacij

Razvijalci sistemov za prenos tehničnih informacij morajo rešiti dva medsebojno povezana problema: kako zagotoviti najvišjo hitrost prenosa informacij in kako zmanjšati izgubo informacij med prenosom. K. Shannon je bil prvi znanstvenik, ki se je lotil rešitve teh problemov in ustvaril novo znanost za tisti čas -informacijska teorija ... Shannon identificirananačin merjenja količine informacij prenašajo po komunikacijskih kanalih. Predstavil je koncept pasovne širinekanal kot največjo možno hitrost prenosa podatkov. Ta hitrost se meri v bitih na sekundo (kot tudi v kilobitih na sekundo, megabitih na sekundo).

Pasovna širina komunikacijskega kanala je odvisna od njegove tehnične izvedbe. V računalniških omrežjih se na primer uporabljajo naslednja komunikacijska sredstva:

telefonske linije;

električna kabelska komunikacija;

komunikacija z optičnimi kabli;

radijska komunikacija.

Prepustnost telefonskih linij je desetine in stotine Kbit / s; prepustnost optičnih in radijskih komunikacijskih vodov se meri v desetinah in stotinah Mbit / s.

Vendar pa obstaja težava, ki jo označuje beseda"hrup".

Hrup, zaščita pred hrupom

Izraz "šum" se nanaša na vse vrste motenj, ki izkrivljajo oddani signal in vodijo do izgube informacij. Takšne motnje so predvsem posledica tehničnih razlogov kot nprslaba kakovost komunikacijskih linij , medsebojno nevarnost različnih tokov informacij, ki se prenašajo po istih kanalih. Včasih med telefonskim pogovorom zaslišimo hrup, prasket, ki moti razumevanje sogovornika ali pa se pogovor drugih ljudi naloži na naš pogovor.

Prisotnost hrupa vodi do izgube prenesenih informacij ... V takih primerih je potrebna zaščita pred hrupom. Za to se najprej uporabljajo tehnične metode zaščite komunikacijskih kanalov pred učinki hrupa. Takšne metode so zelo različne, včasih preproste, včasih zelo zapletene. Na primer: uporaba zaščitenega kabla namesto gole žice; uporaba različnih vrst filtrov, ki ločijo uporaben signal od šuma itd.

Shannon je razvil posebno teorijo kodiranja, ki zagotavlja metode za ravnanje s hrupom. Ena od pomembnih idej te teorije je, da mora biti koda, ki se prenaša po komunikacijski linijiodveč. Zaradi tega je mogoče nadomestiti izgubo določenega dela informacij med prenosom. Na primer, če vas je med telefonskim pogovorom težko slišati, potem imate z dvakratnim ponovitvijo vsake besede večjo možnost, da vas bo sogovornik pravilno razumel.

Redundanca kode je večkratno ponavljanje posredovanih podatkov.

Vendar presežka ne morete narediti prevelikega. To bo povzročilo zamude in višje stroške komunikacije. Teorija kodiranja omogoča pridobitev takšne kode, ki bo optimalna: redundantnost posredovanih informacij bo najmanjša možna, zanesljivost prejetih informacij pa največja.

Velik prispevek k znanostikomunikacijska teorija prispeval slavni sovjetski znanstvenik Vladimir Aleksandrovič Kotelnikov. V štiridesetih in petdesetih letih prejšnjega stoletja je pridobil temeljne znanstvene rezultate o problemu odpornosti proti hrupu sistemov za prenos informacij.

V sodobnih sistemov digitalne komunikacije za boj proti izgubi informacij med prenosom, se pogosto uporablja naslednja tehnika. Celotno sporočilo je razdeljeno na dele - bloke. Za vsak blokizračuna se kontrolna vsota (vsota binarnih števk), ki se prenaša skupaj s tem blokom. Na sprejemni točki se kontrolna vsota prejetega bloka ponovno izračuna in, če ne sovpada z prvotno vsoto, se prenos tega bloka ponovi. To se zgodi, dokler se prvotna in končna kontrolna vsota ne ujemata.

Samostojno delo. Učenci imajo za dokončanje kartice z nalogami.

Naloge za samostojno delo

Pasovna širina komunikacijskega kanala je 100 Mbit / s. Na kanal ne vpliva šum (npr. optični vod). Določite, koliko časa bo trajalo, da se besedilo prenese po kanalu, katerega količina informacij je 100 Kb.

Pasovna širina komunikacijskega kanala je 10 Mbit / s. Na kanal vpliva šum, zato je redundanca kode za prenos 20 %. Določite, koliko časa bo kanal potreboval za prenos besedila, katerega količina informacij je 100 Kb.

V. Povzetek lekcije

Naša lekcija se je končala. Kaj ste se novega naučili v lekciji in kaj ste se naučili?

Vi. Odsev.

Predlagam, da se ocenim sam (pravim pravilne odgovore). Ocene lekcije.

Vii. Postavitev domače naloge

Prenos informacij poteka od vira do prejemnika (prejemnika) informacije. Vir informacija je lahko karkoli: kateri koli predmet ali pojav žive ali nežive narave. Proces prenosa informacij poteka v določenem materialnem okolju, ki ločuje vira in prejemnika informacije, ki se imenuje kanal prenos informacij. Informacije se prenašajo po kanalu v obliki zaporedja signalov, simbolov, znakov, ki se imenujejo sporočilo. Prejemnik informacija je objekt, ki prejme sporočilo, zaradi katerega pride do določenih sprememb v njegovem stanju. Vse našteto je shematično prikazano na sliki.

Prenos informacij

Oseba prejema informacije iz vsega, kar ga obdaja, preko čutil: sluha, vida, vonja, dotika, okusa. Človek prejme največ informacij s sluhom in vidom. Zvočna sporočila zaznava uho – akustične signale v neprekinjenem mediju (najpogosteje v zraku). Vid zazna svetlobne signale, ki prenašajo sliko predmetov.

Ni vsako sporočilo informativno za osebo. Na primer, čeprav se osebi posreduje sporočilo v nerazumljivem jeziku, ne vsebuje informacij zanj in ne more povzročiti ustreznih sprememb v njegovem stanju.

Informacijski kanal je lahko naraven (atmosferski zrak, skozi katerega se prenašajo zvočni valovi, sončna svetloba, ki se odbija od opazovanih objektov), ​​ali pa je umetno ustvarjen. V slednjem primeru govorimo o tehnična sredstva ah komunikacija.

Sistemi za prenos tehničnih informacij

Prvo tehnično sredstvo za prenos informacij na daljavo je bil telegraf, ki ga je leta 1837 izumil Američan Samuel Morse. Leta 1876 Američan A. Bell izumi telefon. Na podlagi odkritja elektromagnetnih valov nemškega fizika Heinricha Hertza (1886) je A.S. Popov v Rusiji leta 1895 in skoraj istočasno z njim leta 1896 G. Marconi v Italiji je izumil radio. Televizija in internet sta se pojavila v 20. stoletju.

Vse naštete tehnične metode informacijske komunikacije temeljijo na prenosu fizičnega (električnega ali elektromagnetnega) signala na daljavo in zanje veljajo nekatere splošne zakonitosti. Ukvarja se s preučevanjem teh zakonov komunikacijska teorija, ki je nastala v dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Matematični aparat teorije komunikacije - matematična komunikacijska teorija, ki ga je razvil ameriški znanstvenik Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916-2001), ZDA

Claude Shannon je predlagal model procesa prenosa informacij po tehničnih komunikacijskih kanalih, ki ga predstavlja diagram.

Sistem za prenos tehničnih informacij

Kodiranje tukaj pomeni vsako preoblikovanje informacij, ki prihajajo iz vira, v obliko, ki je primerna za njen prenos po komunikacijskem kanalu. Dekodiranje - povratna transformacija signalnega zaporedja.

Delovanje takšne sheme je mogoče razložiti z znanim postopkom telefonskega pogovora. Vir informacij je govoreča oseba. Kodirnik je mikrofon telefonske slušalke, s pomočjo katerega se zvočni valovi (govor) pretvarjajo v električne signale. Komunikacijski kanal je telefonsko omrežje (žice, telefonske stikalne plošče, skozi katere prehaja signal). Dekodirna naprava je telefonski sprejemnik (slušalka) poslušalca – sprejemnik informacij. Tu se dohodni električni signal spremeni v zvok.

Sodobni računalniški sistemi za prenos informacij - računalniška omrežja - delujejo po istem principu. Obstaja postopek kodiranja, ki pretvarja binarno računalniško kodo v fizični signal, ki se prenaša po komunikacijskem kanalu. Dekodiranje sestoji iz pretvorbe poslanega signala nazaj v računalniško kodo. Na primer, pri uporabi telefonskih linij v računalniških omrežjih funkcije kodiranja in dekodiranja izvaja naprava, imenovana modem.

Pasovna širina kanala in hitrost prenosa informacij

Razvijalci sistemov za prenos tehničnih informacij morajo rešiti dva medsebojno povezana problema: kako zagotoviti najvišjo hitrost prenosa informacij in kako zmanjšati izgubo informacij med prenosom. Claude Shannon je bil prvi znanstvenik, ki se je lotil teh problemov in ustvaril novo znanost za tisti čas - informacijska teorija.

K. Shannon je definiral metodo za merjenje količine informacij, ki se prenašajo po komunikacijskih kanalih. Predstavil je koncept pasovna širina kanala,kot največjo možno hitrost prenosa informacij. Ta hitrost se meri v bitih na sekundo (kot tudi v kilobitih na sekundo, megabitih na sekundo).

Pasovna širina komunikacijskega kanala je odvisna od njegove tehnične izvedbe. V računalniških omrežjih se na primer uporabljajo naslednja komunikacijska sredstva:

telefonske linije,

Električna kabelska komunikacija,

komunikacija z optičnim kablom,

Radijska komunikacija.

Prepustnost telefonskih linij je desetine, stotine Kbit / s; prepustnost optičnih in radijskih komunikacijskih vodov se meri v desetinah in stotinah Mbit / s.

Hrup, zaščita pred hrupom

Izraz "šum" se nanaša na različne vrste motenj, ki popačijo oddani signal in vodijo do izgube informacij. Takšne motnje se pojavljajo predvsem zaradi tehničnih razlogov: slabe kakovosti komunikacijskih vodov, medsebojne nevarnosti različnih tokov informacij, ki se prenašajo po istih kanalih. Včasih, ko se pogovarjamo po telefonu, slišimo hrup, prasket, ki moti razumevanje sogovornika ali pa se na naš pogovor prekriva pogovor povsem različnih ljudi.

Prisotnost hrupa vodi do izgube prenesenih informacij. V takih primerih je potrebna zaščita pred hrupom.

Najprej se uporabljajo tehnične metode zaščite komunikacijskih kanalov pred učinki hrupa. Na primer z uporabo zaščitenega kabla namesto gole žice; uporaba različnih vrst filtrov, ki ločijo uporaben signal od šuma itd.

Zasnovan je bil Claude Shannon teorija kodiranja podajanje metod za ravnanje s hrupom. Ena od pomembnih idej te teorije je, da mora biti koda, ki se prenaša po komunikacijski liniji odveč... Zaradi tega je mogoče nadomestiti izgubo določenega dela informacij med prenosom. Na primer, če vas je med telefonskim pogovorom težko slišati, potem imate z dvakratnim ponovitvijo vsake besede večjo možnost, da vas bo sogovornik pravilno razumel.

Vendar presežka ne morete narediti prevelikega. To bo povzročilo zamude in višje stroške komunikacije. Teorija kodiranja vam omogoča, da dobite optimalno kodo. V tem primeru bo redundantnost poslanih informacij najmanjša možna, zanesljivost prejetih informacij pa največja.

V sodobnih digitalnih komunikacijskih sistemih se za boj proti izgubi informacij med prenosom pogosto uporablja naslednja tehnika. Celotno sporočilo je razdeljeno na kose - paketov... Za vsak paket se izračuna kontrolna vsota(vsota binarnih števk), ki je poslana s tem paketom. Na mestu sprejema se ponovno izračuna kontrolna vsota prejetega paketa in če se ne ujema z začetno vsoto, se prenos tega paketa ponovi. To se bo nadaljevalo, dokler se začetna in končna kontrolna vsota ne ujemata.

Glede na prenos informacij v propedevtičnem in osnovni tečaji računalništvo, najprej je treba o tej temi razpravljati z vidika osebe kot prejemnika informacij. Sposobnost sprejemanja informacij iz okoliškega sveta je najpomembnejši pogoj za človekov obstoj. Človeška čutila so informacijski kanali človeškega telesa, ki povezujejo človeka z zunanjim okoljem. Na podlagi tega se informacije delijo na vizualne, zvočne, vohalne, otipne, okusne. Utemeljitev dejstva, da okus, vonj in dotik človeku prenašajo informacije, je naslednja: zapomnimo si vonjave znanih predmetov, okus znane hrane, poznane predmete prepoznamo z dotikom. In vsebina našega spomina je shranjena informacija.

Učencem je treba povedati, da je v živalskem svetu informacijska vloga čutnih organov drugačna kot pri človeku. Pomembno informacijsko funkcijo za živali opravlja voh. Organi pregona uporabljajo okrepljen vonj službenih psov za iskanje kriminalcev, odkrivanje mamil itd. Vizualno in zvočno zaznavanje živali se razlikuje od človekovega. Znano je, da na primer netopirji slišijo ultrazvok, medtem ko mačke vidijo v temi (iz človeške perspektive).

V okviru te teme naj bi študenti znali podati konkretne primere procesa prenosa informacij, za te primere določiti vir, prejemnik informacij, kanale, ki se uporabljajo za prenos informacij.

Pri študiju računalništva v srednji šoli je treba študente seznaniti z osnovnimi določili teorije tehnične komunikacije: pojmi kodiranja, dekodiranja, hitrosti prenosa informacij, pasovne širine kanala, hrupa, zaščite pred hrupom. Ta vprašanja je mogoče obravnavati v okviru teme »Tehnična sredstva računalniških omrežij«.

Delovanje tega vezja je mogoče razložiti s primerom telefonska povezava... Vir informacij v tem sistemu je govoreča oseba, prejemnik oziroma poslušalec. Kodirnik je telefonska slušalka, s pomočjo katere se zvočni signali pretvarjajo v elektromagnetne signale. Komunikacijski kanal je telefonsko omrežje. Dekoder je tudi slušalka.

Kodiranje signala, pri prenosu informacij, je vsaka transformacija informacije, ki prihaja iz vira, v obliko, ki je primerna za njen prenos po komunikacijskem kanalu. Trenutno je najbolj razširjena digitalna komunikacija, ki je po svoji definiciji diskretna. Poleg tega obstaja tudi analogna komunikacija, to je komunikacija, pri kateri se informacije prenašajo v obliki neprekinjenega signala (stari standardi telefonskih omrežij).

Spodaj " hrup " mišljene so vse vrste motenj, ki izkrivljajo oddani signal ali vodijo do njegove izgube. Takšne motnje najpogosteje nastanejo zaradi tehničnih razlogov: slabe kakovosti komunikacijskih vodov, medsebojne nevarnosti različnih tokov informacij, ki se prenašajo po istem komunikacijskem kanalu.

Metode ravnanja s "hrupom":

1. Ponavljanje signala

2. Digitalizacija signala

3. Ojačenje signala

4. Mehanska sredstva ( sukani par, optična vlakna, zaščita itd.)

Poleg tega je teorija kodiranja razvila metode za predstavitev prenesene informacije, da bi zmanjšala njene izgube pod vplivom hrupa.

5.2. Računalniška omrežja

Računalniško omrežje Je povezava dveh ali več računalnikov med seboj za skupno rabo dostopa skupnih virov... Viri so tri vrste: strojna oprema, programska oprema in informacije

Spodaj viri strojne opreme pomeni tehnično podporo splošnega dostopa: tiskalnik, povečana zmogljivost trdi disk(datotečni strežnik), gostiteljski stroj itd.

Na splošno je računalniško omrežje lahko predstavljeno z nizom vozlišč, ki so med seboj povezana z mediji za širjenje signala (prenosni mediji, avtoceste, komunikacijske linije). V vozlih računalniško omrežje se nahajajo elementi komunikacijskega omrežja in računalniški sistemi.

Komunikacijska omrežja. Glavni elementi tradicionalnih komunikacijskih omrežij so terminalske naprave (terminali), prenosni in stikalni sistemi.

Terminali so zasnovani za povezovanje virov in prejemnikov informacij v komunikacijsko omrežje. Računalnike je na primer mogoče povezati z njimi prek namenske dvožične linije ali prek modema.

Prenosni sistem zagotavlja prenos informacij na daljavo. Trenutno podpirajo večkanalno signalizacijo prek enega samega debla.

Preklopni sistem je zasnovan tako, da zagotavlja komunikacijo med množico prostorsko ločenih virov in prejemnikov informacij. Zahvaljujoč medsebojno povezanim stikalnim sistemom se za udeležence oblikuje sestavljen (od konca do konca) komunikacijski kanal

Vsako od javnih omrežij ima svoje protokoli, zagotavljanje dostopa do določene vrste storitev.

Protokoli. Spodaj protokol razumemo kot niz sporazumov, ki urejajo komponente med interakcijo. V našem primeru protokol obstaja standardni niz pravil, ki urejajo predstavitev (zlasti formate) podatkov in postopke izmenjave

Danes se informacije tako hitro širijo, da ni vedno dovolj časa, da bi jih razumeli. Večina ljudi redko razmišlja o tem, kako in na kakšen način se prenaša, še bolj pa si ne predstavljajo sheme za prenos informacij.

Osnovni koncepti

Prenos informacij se šteje za fizični proces gibanja podatkov (znakov in simbolov) v prostoru. Z vidika prenosa podatkov gre za vnaprej načrtovan, tehnično opremljen dogodek gibanja informacijskih enot za nastavi čas od tako imenovanega vira do sprejemnika s pomočjo informacijskega kanala ali kanala za prenos podatkov.

Kanal za prenos podatkov je niz sredstev ali medija za razširjanje podatkov. Z drugimi besedami, to je del sheme prenosa informacij, ki zagotavlja premik informacij od vira do prejemnika ter pod določenimi pogoji in obratno.

Obstaja veliko klasifikacij kanalov za prenos podatkov. Če izpostavimo glavne, potem lahko naštejemo naslednje: radijski kanali, optični, akustični ali brezžični, žični.

Tehnični kanali prenosa informacij

Neposredno do tehničnih kanalov za prenos podatkov so radijski kanali, optična vlakna in kabel. Kabel je lahko koaksialni ali zvit par. Prvi je električni kabel z bakreno žico v notranjosti, drugi pa je sukani pari bakrene žice, izolirane v parih, v dielektričnem plašču. Ti kabli so precej prilagodljivi in ​​enostavni za uporabo. Optično vlakno je sestavljeno iz filamentov iz optičnih vlaken, ki oddajajo svetlobne signale z odbojom.

Glavne značilnosti so prepustnost in odpornost proti hrupu. Pretok običajno pomeni količino informacij, ki se lahko prenesejo po kanalu v določenem času. In odpornost proti hrupu je parameter odpornosti kanala na zunanje motnje (hrup).

Razumevanje prenosa podatkov

Če ne navedete področja uporabe, je splošna shema prenosa informacij videti preprosta, vključuje tri komponente: "vir", "ponor" in "prenosni kanal".

Shannonova shema

Claude Shannon, ameriški matematik in inženir, je bil v ospredju teorije informacij. Predlagali so shemo za prenos informacij po tehničnih komunikacijskih kanalih.

Te sheme ni težko razumeti. Še posebej, če si predstavljate njegove elemente v obliki znanih predmetov in pojavov. Vir informacij je na primer oseba po telefonu. Slušalka bo kodirnik, ki pretvarja govor ali zvočne valove v električne signale. Kanal za prenos podatkov so v tem primeru komunikacijska vozlišča, na splošno celotno telefonsko omrežje, ki vodi od enega telefonskega aparata do drugega. Naročnikova slušalka deluje kot dekodirna naprava. Električni signal pretvori nazaj v zvok, torej v govor.

V tem diagramu procesa prenosa informacij so podatki predstavljeni kot neprekinjen električni signal. Ta povezava se imenuje analogna.

Koncept kodiranja

Kodiranje se šteje za pretvorbo informacij, ki jih pošlje vir, v obliko, primerno za prenos po uporabljenem komunikacijskem kanalu. Najbolj jasen primer kodiranja je Morsejeva abeceda. V njem se informacije pretvorijo v zaporedje pik in pomišljajev, torej kratkih in dolgih signalov. Stranka prejemnica mora to zaporedje dekodirati.

V sodobne tehnologije uporablja se digitalna komunikacija. V njem se informacije pretvorijo (kodirajo) v binarne podatke, torej 0 in 1. Obstaja celo binarna abeceda. To razmerje se imenuje diskretno.

Motnje v informacijskih kanalih

V shemi prenosa podatkov je tudi šum. Koncept "šum" v tem primeru pomeni motnje, zaradi katerih pride do popačenja signala in posledično do njegove izgube. Razlogi za motnje so lahko različni. Na primer, informacijski kanali so lahko slabo zaščiteni drug pred drugim. Za preprečevanje motenj se uporabljajo različne metode tehnične zaščite, filtri, oklopi itd.

K. Shannon je razvil in predlagal uporabo teorije kodiranja za boj proti hrupu. Ideja je, da če se informacije izgubijo pod vplivom hrupa, morajo biti posredovani podatki odveč, a hkrati ne toliko, da bi zmanjšali hitrost prenosa.

V digitalnih kanalov komunikacijske informacije so razdeljene na dele - pakete, za vsakega od katerih se izračuna kontrolna vsota. Ta znesek se pošlje z vsakim paketom. Prejemnik informacij to količino preračuna in sprejme paket le, če se ujema z začetnim. V nasprotnem primeru se paket ponovno pošlje. In tako naprej, dokler se poslana in prejeta kontrolna vsota ne ujemata.

Prenos informacij je izraz, ki združuje številne fizične procese gibanja informacij v prostoru. V katerem koli od teh procesov so vključene komponente, kot so vir in sprejemnik podatkov, fizični medij informacij in kanal (medij) njihovega prenosa.

Postopek prenosa informacij

Izvirna skladišča podatkov so različna sporočila, ki se prenašajo od njihovih virov do prejemnikov. Med njimi so kanali za prenos informacij. Posebne tehnične naprave-pretvorniki (kodirniki) tvorijo fizične nosilce podatkov - signale - na podlagi vsebine sporočil. Slednji so podvrženi številnim transformacijam, vključno s kodiranjem, stiskanjem, modulacijo in nato poslani v komunikacijske linije. Ko preidejo skozi njih, se signali podvržejo inverznim transformacijam, vključno z demodulacijo, razpakiranjem in dekodiranjem, zaradi česar se iz njih izločijo izvirna sporočila, ki jih zaznajo prejemniki.

Informacijska sporočila

Sporočilo je nekakšen opis pojava ali predmeta, izražen kot zbirka podatkov, ki ima znake začetka in konca. Nekatera sporočila, kot sta govor in glasba, so neprekinjene funkcije časa zvočnega tlaka. V telegrafski komunikaciji je sporočilo besedilo telegrama v obliki alfanumeričnega zaporedja. Televizijsko sporočilo je zaporedje okvirnih sporočil, ki jih "vidi" objektiv televizijske kamere in jih zajame s hitrostjo sličic. Velika večina sporočil, ki se v zadnjem času prenašajo prek sistemov za prenos informacij, so številčne matrike, besedilne, grafične, pa tudi avdio in video datoteke.

Informacijski signali

Prenos informacij je možen, če ima fizični medij, katerega lastnosti se spreminjajo glede na vsebino poslanega sporočila, tako da premagajo prenosni kanal z minimalnim popačenjem in jih prejemnik lahko prepozna. Te spremembe na fizičnem nosilcu za shranjevanje tvorijo informacijski signal.

Danes se informacije prenašajo in obdelujejo z uporabo električnih signalov v žičnih in radijskih komunikacijskih kanalih, pa tudi zahvaljujoč optičnim signalom v komunikacijskih linijah z optičnimi vlakni.

Analogni in digitalni signali

Znan primer analognega signala, tj. nenehno spreminjajoč se v času, je napetost, odstranjena iz mikrofona, ki nosi glasovno ali glasbeno informacijsko sporočilo. Lahko se ojača in prenaša po žičnih kanalih v sisteme za reprodukcijo zvoka koncertna dvorana ki bo govor in glasbo z odra prinesel občinstvu v galeriji.

Če se v skladu z velikostjo napetosti na izhodu mikrofona amplituda ali frekvenca visokofrekvenčnih električnih nihanj v radijskem oddajniku nenehno spreminja v času, se lahko analogni radijski signal prenaša po zraku. Televizijski oddajnik v analognem televizijskem sistemu generira analogni signal v obliki napetosti, sorazmerne s trenutno svetlostjo slikovnih elementov, ki jih zazna objektiv kamere.

Če pa se analogna napetost iz mikrofonskega izhoda prenaša skozi digitalno-analogni pretvornik (DAC), potem njen izhod ne bo več neprekinjena funkcija časa, temveč zaporedje odčitkov te napetosti v rednih intervalih z frekvenco vzorčenja. Poleg tega DAC izvaja tudi kvantizacijo glede na raven začetne napetosti, pri čemer celotno možno območje svojih vrednosti nadomesti s končnim naborom vrednosti, določenimi s številom binarnih števk njegove izhodne kode. Izkazalo se je, da se neprekinjena fizična količina (v tem primeru ta napetost) spremeni v zaporedje digitalnih kod (digitalizira se), nato pa se lahko že v digitalni obliki shrani, obdeluje in prenaša prek omrežij za prenos informacij. To znatno poveča hitrost in odpornost proti hrupu takšnih procesov.

Komunikacijski kanali

Običajno se ta izraz nanaša na komplekse tehničnih sredstev, ki sodelujejo pri prenosu podatkov od vira do sprejemnika, pa tudi na okolje med njimi. Strukturo takega kanala z uporabo tipičnih sredstev za prenos informacij predstavlja naslednje zaporedje transformacij:

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

AI je vir informacij: oseba ali drugo živo bitje, knjiga, dokument, slika na neelektronskem mediju (platno, papir) itd.

PS - pretvornik informacijskega sporočila v informacijski signal, ki izvaja prvo stopnjo prenosa podatkov. Mikrofoni, televizijske in video kamere, skenerji, faksi, računalniške tipkovnice itd. lahko delujejo kot PS.

KI je kodirnik informacij v informacijskem signalu za zmanjšanje obsega (stiskanja) informacij, da bi povečali hitrost prenosa ali zmanjšali frekvenčni pas, potreben za prenos. Ta povezava je neobvezna, kot je prikazano v oklepajih.

KK - kanalni kodirnik za izboljšanje odpornosti informacijskega signala.

M - modulator signala za spreminjanje značilnosti vmesnih nosilnih signalov, odvisno od velikosti informacijskega signala. Tipičen primer je amplitudna modulacija nosilnega signala visoke nosilne frekvence, odvisno od velikosti nizkofrekvenčnega informacijskega signala.

LPI je vod za prenos informacij, ki predstavlja kombinacijo fizičnega medija (na primer elektromagnetnega polja) in tehničnih sredstev za spreminjanje njegovega stanja za prenos nosilnega signala do sprejemnika.

DM - demodulator za ločevanje informacijskega signala od nosilnega signala. Prisotno samo, če M.

DC - kanalni dekoder za odkrivanje in / ali popravljanje napak v informacijskem signalu, ki so nastali na LPI. Prisotno samo, če obstaja QC.

CI - dekodirnik informacij. Prisotno samo, če obstaja CI.

PI - sprejemnik informacij (računalnik, tiskalnik, zaslon itd.).

Če je prenos informacij dvosmerni (dupleksni kanal), potem so na obeh straneh LPI modemske enote (Modulator-DEModulator), ki združujejo povezave M in DM, pa tudi bloki kodekov (COder-DECoder), ki združujejo kodirnike (CI in CK) in dekoderji (DI in DK).

Značilnosti prenosnih kanalov

Glavne značilnosti kanalov so pasovna širina in odpornost proti hrupu.

V kanalu je informacijski signal izpostavljen šumu in motnjam. Lahko jih povzročijo naravni razlogi (na primer atmosferski za radijske kanale) ali pa jih posebej ustvari sovražnik.

Odpornost na motnje prenosnih kanalov se poveča z uporabo različnih vrst analognih in digitalnih filtrov za ločevanje informacijskih signalov od hrupa, pa tudi s posebnimi načini prenosa sporočil, ki zmanjšujejo učinek hrupa. Ena od teh metod je dodajanje dodatnih znakov, ki ne nosijo uporabne vsebine, ampak pomagajo nadzorovati pravilnost sporočila, pa tudi odpravljati napake v njem.

Kapaciteta kanala je enaka največjemu številu binarnih simbolov (kbitov), ​​ki jih oddaja brez motenj v eni sekundi. Za različne kanale se razlikuje od nekaj kbps do sto Mbps in je določeno z njihovimi fizikalnimi lastnostmi.

Teorija prenosa informacij

Claude Shannon je avtor posebne teorije za kodiranje posredovanih podatkov, ki je odkril metode ravnanja s šumom. Ena od glavnih idej te teorije je potreba po redundanci digitalne kode, ki se prenaša po vodovih za prenos informacij. To omogoča obnovitev izgube, če se del kode izgubi med prenosom. Takšne kode (digitalni informacijski signali) se imenujejo kode za preprečevanje motenj. Vendar redundance kode ni mogoče narediti prevelike. To vodi v zamudo pri prenosu informacij, pa tudi v podražitev komunikacijskih sistemov.

Digitalna obdelava signala

Druga pomembna sestavina teorije prenosa informacij je sistem metod za digitalno obdelavo signalov v prenosnih kanalih. Te metode vključujejo algoritme za digitalizacijo originalnih analognih informacijskih signalov z določeno hitrostjo vzorčenja, določeno na podlagi Shanonovega izreka, pa tudi metode za oblikovanje nosilnih signalov, odpornih proti hrupu, za prenos po komunikacijskih linijah in digitalno filtriranje prejetih signalov za ločevanje jih pred motnjami.