Παραδείγματα συστημάτων μετάδοσης πληροφοριών, καναλιών επικοινωνίας. Περιβάλλον και μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών. Χαρακτηριστικά χρήσης καλωδίων

Σήμερα, οι πληροφορίες διαδίδονται τόσο γρήγορα που δεν υπάρχει πάντα αρκετός χρόνος για να τις κατανοήσουμε. Οι περισσότεροι άνθρωποι σπάνια σκέφτονται πώς και με ποια μέσα μεταδίδεται, πολύ λιγότερο να φανταστούν ένα σχέδιο μετάδοσης πληροφοριών.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Η μεταφορά πληροφοριών θεωρείται ότι είναι η φυσική διαδικασία μετακίνησης δεδομένων (σημείων και συμβόλων) στο χώρο. Από την άποψη της μεταφοράς δεδομένων, πρόκειται για μια προσχεδιασμένη, τεχνικά εξοπλισμένη εκδήλωση για τη μετακίνηση μονάδων πληροφοριών ορίστε χρόνοαπό τη λεγόμενη πηγή στον δέκτη μέσω ενός καναλιού πληροφοριών ή καναλιού μετάδοσης δεδομένων.

Το κανάλι μετάδοσης δεδομένων είναι ένα σύνολο μέσων ή μέσου για τη διανομή δεδομένων. Με άλλα λόγια, αυτό είναι εκείνο το τμήμα του κυκλώματος μετάδοσης πληροφοριών που εξασφαλίζει τη μετακίνηση της πληροφορίας από την πηγή στον παραλήπτη, και υπό ορισμένες συνθήκες, και πίσω.

Υπάρχουν πολλές ταξινομήσεις καναλιών μετάδοσης δεδομένων. Αν επισημάνουμε τα κυριότερα, μπορούμε να παραθέσουμε τα εξής: ραδιοφωνικά κανάλια, οπτικά, ακουστικά ή ασύρματα, ενσύρματα.

Τεχνικά κανάλια μετάδοσης πληροφοριών

Τα κανάλια μετάδοσης τεχνικών δεδομένων περιλαμβάνουν απευθείας ραδιοφωνικά κανάλια, κανάλια οπτικών ινών και καλώδιο. Το καλώδιο μπορεί να είναι ομοαξονικό ή συνεστραμμένο ζεύγος. Το πρώτο είναι ένα ηλεκτρικό καλώδιο με ένα χάλκινο σύρμα μέσα και το δεύτερο είναι συνεστραμμένα ζεύγη χάλκινων καλωδίων, μονωμένα ανά ζεύγη, που βρίσκονται σε διηλεκτρικό περίβλημα. Αυτά τα καλώδια είναι αρκετά εύκαμπτα και εύχρηστα. Η οπτική ίνα αποτελείται από κλώνους οπτικών ινών που μεταδίδουν φωτεινά σήματα μέσω ανάκλασης.

Τα κύρια χαρακτηριστικά είναι η απόδοση και η θόρυβος. Κάτω από διακίνησηΕίναι γενικά αποδεκτό να κατανοήσουμε τον όγκο των πληροφοριών που μπορούν να μεταδοθούν μέσω ενός καναλιού συγκεκριμένη ώρα. Και η θόρυβος είναι η παράμετρος της αντίστασης του καναλιού στις επιδράσεις των εξωτερικών παρεμβολών (θόρυβος).

Κατανόηση της Μεταφοράς Δεδομένων

Εάν δεν προσδιορίσετε το πεδίο εφαρμογής, το γενικό σχήμα για τη μετάδοση πληροφοριών φαίνεται απλό, περιλαμβάνει τρία στοιχεία: "πηγή", "δέκτης" και "κανάλι μετάδοσης".

Σχέδιο Shannon

Ο Claude Shannon, ένας Αμερικανός μαθηματικός και μηχανικός, ήταν στην αρχή της θεωρίας της πληροφορίας. Πρότειναν ένα σχέδιο για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας.

Αυτό το διάγραμμα δεν είναι δύσκολο να κατανοηθεί. Ειδικά αν φανταστείς τα στοιχεία του με τη μορφή οικείων αντικειμένων και φαινομένων. Για παράδειγμα, η πηγή πληροφοριών είναι ένα άτομο που μιλά στο τηλέφωνο. Το ακουστικό θα είναι ένας κωδικοποιητής που μετατρέπει την ομιλία ή ηχητικά κύματασε ηλεκτρικά σήματα. Το κανάλι μετάδοσης δεδομένων σε αυτή την περίπτωση είναι οι κόμβοι επικοινωνίας, γενικά ολόκληρο το τηλεφωνικό δίκτυο που οδηγεί από έναν τηλεφωνικό σετσε άλλο. Η συσκευή αποκωδικοποίησης είναι το ακουστικό του συνδρομητή. Μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα ξανά σε ήχο, δηλαδή σε ομιλία.

Σε αυτό το διάγραμμα της διαδικασίας μεταφοράς πληροφοριών, τα δεδομένα αναπαρίστανται ως ένα συνεχές ηλεκτρικό σήμα. Αυτός ο τύπος επικοινωνίας ονομάζεται αναλογική.

Έννοια κωδικοποίησης

Η κωδικοποίηση θεωρείται ότι είναι η μετατροπή των πληροφοριών που αποστέλλονται από μια πηγή σε μια μορφή κατάλληλη για μετάδοση μέσω του καναλιού επικοινωνίας που χρησιμοποιείται. Το πιο κατανοητό παράδειγμα κωδικοποίησης είναι ο κώδικας Μορς. Σε αυτό, οι πληροφορίες μετατρέπονται σε μια ακολουθία κουκκίδων και παύλων, δηλαδή σε σύντομα και μεγάλα σήματα. Η πλευρά λήψης πρέπει να αποκωδικοποιήσει αυτή τη σειρά.

ΣΕ σύγχρονες τεχνολογίεςχρησιμοποιείται ψηφιακή επικοινωνία. Σε αυτό, οι πληροφορίες μετατρέπονται (κωδικοποιούνται) σε δυαδικά δεδομένα, δηλαδή 0 και 1. Υπάρχει ακόμη και δυαδικό αλφάβητο. Μια τέτοια σύνδεση ονομάζεται διακριτή.

Παρεμβάσεις σε κανάλια πληροφόρησης

Υπάρχει επίσης θόρυβος στο κύκλωμα μετάδοσης δεδομένων. Η έννοια του "θορύβου" σε αυτή την περίπτωση σημαίνει παρεμβολή, λόγω της οποίας παραμορφώνεται το σήμα και, ως εκ τούτου, η απώλεια του. Οι λόγοι για την παρέμβαση μπορεί να είναι διάφοροι. Για παράδειγμα, τα κανάλια πληροφοριών μπορεί να προστατεύονται ελάχιστα το ένα από το άλλο. Για την αποφυγή παρεμβολών, διάφορα τεχνικές μεθόδουςπροστασίες, φίλτρα, θωράκιση κ.λπ.

Ο K. Shannon ανέπτυξε και πρότεινε για χρήση μια θεωρία κωδικοποίησης για την καταπολέμηση του θορύβου. Η ιδέα είναι ότι εφόσον η απώλεια πληροφοριών συμβαίνει υπό την επίδραση του θορύβου, σημαίνει ότι τα μεταδιδόμενα δεδομένα πρέπει να είναι περιττά, αλλά ταυτόχρονα όχι τόσο ώστε να μειώνεται η ταχύτητα μετάδοσης.

Στα ψηφιακά κανάλια επικοινωνίας, οι πληροφορίες χωρίζονται σε μέρη - πακέτα, για καθένα από τα οποία υπολογίζεται ένα άθροισμα ελέγχου. Το ποσό αυτό μεταφέρεται μαζί με κάθε πακέτο. Ο παραλήπτης πληροφοριών επανυπολογίζει αυτό το άθροισμα και αποδέχεται το πακέτο μόνο εάν ταιριάζει με το αρχικό. Διαφορετικά, το πακέτο αποστέλλεται ξανά. Και ούτω καθεξής μέχρι να σταλεί και να παραληφθεί αθροίσματα ελέγχουδεν θα ταιριάζει.

Θέμα 1.4: Βασικά στοιχεία τοπικών δικτύων

Θέμα 1.5: Βασικές τεχνολογίες τοπικών δικτύων

Θέμα 1.6: Βασικά στοιχεία λογισμικού και υλικού ενός LAN

Τοπικά δίκτυα

1.2. Περιβάλλον και μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών

1.2.2. Γραμμές επικοινωνίας και κανάλια δεδομένων

Για τη δημιουργία δικτύων υπολογιστών, χρησιμοποιούνται γραμμές επικοινωνίας που χρησιμοποιούν διαφορετικά φυσικά μέσα. Οπως και φυσικό περιβάλλονστις επικοινωνίες χρησιμοποιούνται: μέταλλα (κυρίως χαλκός), υπερδιαφανές γυαλί (χαλαζίας) ή πλαστικό και αιθέρας. Το φυσικό μέσο μετάδοσης μπορεί να είναι ένα καλώδιο" συνεστραμμένο ζευγάρι», ομοαξονικό καλώδιο, καλώδιο οπτικών ινών και περιβάλλοντα χώρο.

Οι γραμμές επικοινωνίας ή οι γραμμές δεδομένων είναι ο ενδιάμεσος εξοπλισμός και το φυσικό μέσο μέσω του οποίου μεταδίδονται τα δεδομένα. πληροφοριακά σήματα(δεδομένα).

Σε μία γραμμή επικοινωνίας μπορείτε να δημιουργήσετε πολλά κανάλια επικοινωνίας (εικονικά ή λογικά κανάλια), για παράδειγμα με συχνότητα ή χρονική διαίρεση των καναλιών. Ένα κανάλι επικοινωνίας είναι ένα μέσο μονόδρομης μεταφοράς δεδομένων. Εάν μια γραμμή επικοινωνίας χρησιμοποιείται αποκλειστικά από ένα κανάλι επικοινωνίας, τότε στην περίπτωση αυτή η γραμμή επικοινωνίας ονομάζεται κανάλι επικοινωνίας.

Ένα κανάλι μετάδοσης δεδομένων είναι ένα μέσο αμφίδρομης ανταλλαγής δεδομένων, το οποίο περιλαμβάνει γραμμές επικοινωνίας και εξοπλισμό μετάδοσης δεδομένων (λήψης). Τα κανάλια μετάδοσης δεδομένων συνδέουν πηγές πληροφοριών και δέκτες πληροφοριών.

Ανάλογα με το φυσικό μέσο μετάδοσης δεδομένων, οι γραμμές επικοινωνίας μπορούν να χωριστούν σε:

ενσύρματες γραμμές επικοινωνίας χωρίς μονωτικές και προστατευτικές πλεξούδες.
καλώδιο, όπου χρησιμοποιούνται γραμμές επικοινωνίας, όπως καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους, ομοαξονικά καλώδια ή καλώδια οπτικών ινών για τη μετάδοση σημάτων·
ασύρματα (ραδιοφωνικά κανάλια επίγειων και δορυφορικών επικοινωνιών), χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαδίδονται στον αέρα για τη μετάδοση σημάτων.

Ενσύρματες γραμμές επικοινωνίας

Οι ενσύρματες (εναέριες) γραμμές επικοινωνίας χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση τηλεφωνικών και τηλεγραφικών σημάτων, καθώς και για τη μετάδοση δεδομένων υπολογιστή. Αυτές οι γραμμές επικοινωνίας χρησιμοποιούνται ως γραμμές επικοινωνίας κορμού.

Αναλογικό και ψηφιακά κανάλιαμετάδοση δεδομένων. Η ταχύτητα μετάδοσης μέσω καλωδίων είναι "απλή παλιά" τηλεφωνική γραμμή«(POST - Primitive Old Telephone System) είναι πολύ χαμηλό. Επιπλέον, στα μειονεκτήματα αυτών των γραμμών συγκαταλέγεται η θορύβου και η δυνατότητα απλής μη εξουσιοδοτημένης σύνδεσης στο δίκτυο.

Καλωδιακές γραμμές επικοινωνίας

Οι καλωδιακές γραμμές επικοινωνίας έχουν μάλλον πολύπλοκη δομή. Ένα καλώδιο αποτελείται από αγωγούς που περικλείονται σε πολλά στρώματα μόνωσης. Υπάρχουν τρεις τύποι καλωδίων που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα υπολογιστών.

συνεστραμμένο ζευγάρι(συνεστραμμένο ζεύγος) - ένα καλώδιο επικοινωνίας που αντιπροσωπεύει συνεστραμμένο ζευγάριχάλκινα σύρματα (ή πολλά ζεύγη συρμάτων) κλεισμένα σε θωρακισμένο περίβλημα. Ζεύγη καλωδίων συστρέφονται μεταξύ τους για να μειωθούν οι παρεμβολές. Το καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους είναι αρκετά ανθεκτικό στο θόρυβο. Υπάρχουν δύο τύποι αυτού του καλωδίου: μη θωρακισμένο στριμμένο Ζεύγος UTPκαι θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος STP.

Αυτό το καλώδιο χαρακτηρίζεται από ευκολία εγκατάστασης. Αυτό το καλώδιοείναι ο φθηνότερος και πιο κοινός τύπος επικοινωνίας, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στα πιο κοινά τοπικά δίκτυαμε αρχιτεκτονική Ethernet, χτισμένη σε τοπολογία αστεριών. Το καλώδιο συνδέεται με συσκευές δικτύου χρησιμοποιώντας υποδοχή RJ45.

Το καλώδιο χρησιμοποιείται για τη μετάδοση δεδομένων σε ταχύτητες 10 Mbit/s και 100 Mbit/s. Το καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους χρησιμοποιείται συνήθως για επικοινωνία σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από μερικές εκατοντάδες μέτρα. Τα μειονεκτήματα του καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους περιλαμβάνουν τη δυνατότητα απλής μη εξουσιοδοτημένης σύνδεσης στο δίκτυο.

Ομοαξονικό καλώδιο(ομοαξονικό καλώδιο) είναι ένα καλώδιο με κεντρικό χάλκινο αγωγό που περιβάλλεται από ένα στρώμα μονωτικού υλικού για να διαχωρίζει τον κεντρικό αγωγό από την εξωτερική αγώγιμη θωράκιση (χάλκινη πλέξη ή στρώμα φύλλου αλουμινίου). Η εξωτερική αγώγιμη οθόνη του καλωδίου καλύπτεται με μόνωση.

Υπάρχουν δύο τύποι ομοαξονικού καλωδίου: λεπτό ομοαξονικό καλώδιο διαμέτρου 5 mm και παχύ ομοαξονικό καλώδιο διαμέτρου 10 mm. Ένα παχύ ομοαξονικό καλώδιο έχει μικρότερη εξασθένηση από ένα λεπτό. Το κόστος του ομοαξονικού καλωδίου είναι υψηλότερο από το κόστος του συνεστραμμένου ζεύγους και η εγκατάσταση δικτύου είναι πιο δύσκολη από ό,τι με το συνεστραμμένο ζεύγος.

Το ομοαξονικό καλώδιο χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, σε τοπικά δίκτυα με αρχιτεκτονική Ethernet, κατασκευασμένα με χρήση μιας τοπολογίας «κοινού διαύλου».

Το ομοαξονικό καλώδιο είναι πιο ανθεκτικό στο θόρυβο από το συνεστραμμένο ζεύγος και μειώνει τη δική του ακτινοβολία. Εύρος ζώνης – 50-100 Mbit/s. Το επιτρεπόμενο μήκος της γραμμής επικοινωνίας είναι αρκετά χιλιόμετρα. Μη εξουσιοδοτημένη σύνδεσηΠρος την ομοαξονικό καλώδιοπιο δύσκολο από το συνεστραμμένο ζευγάρι.

Καλωδιακά κανάλια επικοινωνίας οπτικών ινών. Η οπτική ίνα είναι μια οπτική ίνα με βάση το πυρίτιο ή το πλαστικό που περικλείεται σε ένα υλικό χαμηλού δείκτη διάθλασης που περικλείεται από ένα εξωτερικό περίβλημα.

Η οπτική ίνα μεταδίδει σήματα μόνο προς μία κατεύθυνση, επομένως το καλώδιο αποτελείται από δύο ίνες. Στο άκρο μετάδοσης καλώδιο οπτικών ινώνΑπαιτεί τη μετατροπή ενός ηλεκτρικού σήματος σε φωτεινό σήμα, και στο άκρο λήψης, την αντίστροφη μετατροπή.

Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του τύπου καλωδίου είναι ότι είναι εξαιρετικά υψηλό επίπεδοθόρυβος και έλλειψη ακτινοβολίας. Η μη εξουσιοδοτημένη σύνδεση είναι πολύ δύσκολη. Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 3Gbit/s. Τα κύρια μειονεκτήματα του καλωδίου οπτικών ινών είναι η πολυπλοκότητα της εγκατάστασής του, η χαμηλή μηχανική αντοχή και η ευαισθησία στην ιονίζουσα ακτινοβολία.

Ασύρματα (επίγεια και δορυφορικά ραδιοφωνικά κανάλια) κανάλια μετάδοσης δεδομένων

Τα ραδιοφωνικά κανάλια επίγειων (ραδιοφωνικών και κυψελοειδών) και δορυφορικών επικοινωνιών σχηματίζονται με χρήση πομπού και δέκτη ραδιοκυμάτων και ανήκουν στην τεχνολογία ασύρματη μετάδοσηδεδομένα.

Ραδιοφωνικά κανάλια μετάδοσης δεδομένων

Τα κανάλια επικοινωνίας ραδιοφωνικών αναμετάδοσης αποτελούνται από μια ακολουθία σταθμών που είναι επαναλήπτες. Η επικοινωνία πραγματοποιείται εντός οπτικού πεδίου, η εμβέλεια μεταξύ γειτονικών σταθμών είναι έως και 50 km. Ψηφιακό γραμμές ρελέ ραδιοφώνουοι επικοινωνίες (CRRS) χρησιμοποιούνται ως περιφερειακές και τοπικά συστήματαεπικοινωνιών και μετάδοσης δεδομένων, καθώς και για επικοινωνία μεταξύ κυψελωτών σταθμών βάσης.

Δορυφορικές συνδέσεις δεδομένων

ΣΕ δορυφορικά συστήματαΟι κεραίες μικροκυμάτων χρησιμοποιούνται για τη λήψη ραδιοφωνικών σημάτων από επίγειους σταθμούς και την αναμετάδοση αυτών των σημάτων πίσω στους επίγειους σταθμούς. Τα δορυφορικά δίκτυα χρησιμοποιούν τρεις κύριους τύπους δορυφόρων, οι οποίοι βρίσκονται σε γεωστατικές τροχιές, μεσαίες ή χαμηλές τροχιές. Οι δορυφόροι εκτοξεύονται συνήθως σε ομάδες. Σε απόσταση μεταξύ τους, μπορούν να παρέχουν κάλυψη σχεδόν ολόκληρης της επιφάνειας της Γης. Δουλειά δορυφορικό κανάλιΗ μετάδοση δεδομένων φαίνεται στο σχήμα

Ρύζι. 1.

Είναι πιο σκόπιμο να χρησιμοποιείτε δορυφορικές επικοινωνίες για να οργανώσετε ένα κανάλι επικοινωνίας μεταξύ σταθμών που βρίσκονται στο πολύ μεγάλες αποστάσεις, και τη δυνατότητα εξυπηρέτησης συνδρομητών στα πιο δυσπρόσιτα σημεία. Η απόδοση είναι υψηλή - αρκετές δεκάδες Mbit/s.

Κανάλια δεδομένων κινητής τηλεφωνίας

Τα κανάλια κυψελοειδούς ραδιοφώνου είναι χτισμένα με τις ίδιες αρχές με τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας. κυτταρικόςείναι ένα ασύρματο σύστημα τηλεπικοινωνιών που αποτελείται από ένα δίκτυο επίγειων σταθμών πομποδέκτη βάσης και έναν κυψελοειδές διακόπτη (ή κινητό κέντρο μεταγωγής).

Οι σταθμοί βάσης συνδέονται με ένα κέντρο μεταγωγής, το οποίο παρέχει επικοινωνία τόσο μεταξύ σταθμών βάσης όσο και με άλλα τηλεφωνικά δίκτυα και με παγκόσμιο δίκτυοΔιαδίκτυο. Όσον αφορά τις λειτουργίες του, το κέντρο μεταγωγής είναι παρόμοιο με ένα συμβατικό ενσύρματο τηλεφωνικό κέντρο.

Το LMDS (Local Multipoint Distribution System) είναι ένα πρότυπο δίκτυα κινητής τηλεφωνίαςασύρματη μετάδοση πληροφοριών για σταθερούς συνδρομητές. Το σύστημα είναι χτισμένο βάσει μιας κυψελοειδούς αρχής. Τα ίδια τα BS συνδέονται μεταξύ τους με επίγεια κανάλια επικοινωνίας ή ραδιοφωνικά κανάλια υψηλής ταχύτητας. Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων έως 45 Mbit/s.

Ραδιοφωνικά κανάλια δεδομένων WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) είναι παρόμοια με το Wi-Fi. Το WiMAX, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές τεχνολογίες ραδιοπρόσβασης, λειτουργεί επίσης με ανακλώμενο σήμα, πέρα από την οπτική επαφή σταθμός βάσης. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι δίκτυα κινητής τηλεφωνίαςΤο WiMAX ανοίγει πολύ πιο ενδιαφέρουσες προοπτικές για τους χρήστες από ό σταθερό WiMAX, που προορίζεται για εταιρικούς πελάτες. Οι πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν σε αποστάσεις έως και 50 km με ταχύτητες έως και 70 Mbit/s.

Ραδιοφωνικά κανάλια δεδομένων MMDS(Πολυκαναλικό Σύστημα Διανομής Πολυσημείων). Αυτά τα συστήματα είναι ικανά να εξυπηρετήσουν μια περιοχή σε ακτίνα 50-60 km, ενώ δεν είναι απαραίτητη η άμεση ορατότητα του πομπού του χειριστή. Ο μέσος εγγυημένος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων είναι 500 Kbps - 1 Mbps, αλλά μπορούν να παρέχονται έως και 56 Mbps ανά κανάλι.

Κανάλια μετάδοσης δεδομένων ραδιοφώνου για τοπικά δίκτυα. Πρότυπο ασύρματη επικοινωνίαγια τοπικά δίκτυα είναι Τεχνολογία Wi-Fi. Το Wi-Fi παρέχει σύνδεση σε δύο λειτουργίες: point-to-point (για σύνδεση δύο υπολογιστών) και σύνδεση υποδομής (για σύνδεση πολλών υπολογιστών σε ένα σημείο πρόσβασης). Η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων είναι έως 11 Mbit/s με σύνδεση σημείου προς σημείο και έως 54 Mbit/s με σύνδεση υποδομής.

Κανάλια δεδομένων ραδιοφώνου Bluetoohtείναι μια τεχνολογία για τη μετάδοση δεδομένων σε μικρές αποστάσεις (όχι περισσότερες από 10 m) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία οικιακών δικτύων. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων δεν υπερβαίνει το 1 Mbit/s.

Σχέδιο μετάδοσης πληροφοριών. Κανάλι μετάδοσης πληροφοριών. Ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών.

Υπάρχουν τρεις τύποι διαδικασίες πληροφόρησης: αποθήκευση, μεταφορά, επεξεργασία.

Αποθήκευση δεδομένων:

· Φορείς πληροφοριών.

· Είδη μνήμης.

· Αποθήκευση πληροφοριών.

· Βασικές ιδιότητες αποθήκευσης πληροφοριών.

Οι ακόλουθες έννοιες σχετίζονται με την αποθήκευση πληροφοριών: μέσο αποθήκευσης πληροφοριών (μνήμη), εσωτερική μνήμη, εξωτερική μνήμη, αποθήκευση πληροφοριών.

Ένα μέσο αποθήκευσης είναι ένα φυσικό μέσο που αποθηκεύει απευθείας πληροφορίες. Η ανθρώπινη μνήμη μπορεί να ονομαστεί ΕΜΒΟΛΟ. Η απομνημονευμένη γνώση αναπαράγεται από ένα άτομο αμέσως. Μπορούμε επίσης να ονομάσουμε τη δική μας μνήμη εσωτερική μνήμη, αφού ο φορέας του -ο εγκέφαλος- βρίσκεται μέσα μας.

Όλοι οι άλλοι τύποι φορέων πληροφοριών μπορούν να ονομαστούν εξωτερικοί (σε σχέση με ένα άτομο): ξύλο, πάπυρος, χαρτί κ.λπ. Μια αποθήκη πληροφοριών είναι πληροφορίες οργανωμένες με συγκεκριμένο τρόπο. εξωτερικά μέσα, που προορίζεται για μακροχρόνια αποθήκευση και μόνιμη χρήση (για παράδειγμα, αρχεία εγγράφων, βιβλιοθήκες, αρχειοθήκες). Η κύρια μονάδα πληροφοριών του αποθετηρίου είναι ένα συγκεκριμένο φυσικό έγγραφο: ένα ερωτηματολόγιο, ένα βιβλίο κ.λπ. Η οργάνωση του αποθετηρίου σημαίνει την παρουσία μιας συγκεκριμένης δομής, δηλ. τακτοποίηση, ταξινόμηση των αποθηκευμένων εγγράφων για ευκολία στην εργασία μαζί τους. Βασικές ιδιότητες αποθήκευσης πληροφοριών: όγκος αποθηκευμένων πληροφοριών, αξιοπιστία αποθήκευσης, χρόνος πρόσβασης (δηλαδή χρόνος αναζήτησης απαραίτητες πληροφορίες), διαθεσιμότητα ασφάλειας πληροφοριών.

Πληροφορίες αποθηκευμένες σε συσκευές μνήμη υπολογιστή, συνήθως ονομάζεται δεδομένα. Οργανωμένη αποθήκευση δεδομένων σε συσκευές εξωτερική μνήμηΟι υπολογιστές ονομάζονται συνήθως βάσεις δεδομένων και τράπεζες δεδομένων.

Επεξεργασία δεδομένων:

· Γενικό σχήμαδιαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών.

· Δήλωση της εργασίας επεξεργασίας.

· Εκτελεστής επεξεργασίας.

· Αλγόριθμος επεξεργασίας.

· Τυπικές εργασίεςεπεξεργασία πληροφορίας.

Πρόγραμμα επεξεργασίας πληροφοριών:

Αρχικές πληροφορίες – εκτελεστής επεξεργασίας – τελικές πληροφορίες.

Στη διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών, ορισμένοι εργασία ενημέρωσης, το οποίο μπορεί πρώτα να δηλωθεί με την παραδοσιακή μορφή: δεδομένου ενός συγκεκριμένου συνόλου αρχικών δεδομένων, απαιτείται η λήψη ορισμένων αποτελεσμάτων. Η ίδια η διαδικασία μετάβασης από τα δεδομένα πηγής στο αποτέλεσμα είναι η διαδικασία επεξεργασίας. Το αντικείμενο ή το υποκείμενο που εκτελεί την επεξεργασία ονομάζεται εκτελεστής επεξεργασίας.

Για την επιτυχή εκτέλεση της επεξεργασίας πληροφοριών, ο εκτελεστής (άτομο ή συσκευή) πρέπει να γνωρίζει τον αλγόριθμο επεξεργασίας, δηλ. η σειρά των ενεργειών που πρέπει να γίνουν για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Υπάρχουν δύο τύποι επεξεργασίας πληροφοριών. Πρώτος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με τη λήψη ΝΕΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ, νέο περιεχόμενο γνώσης (λύση μαθηματικά προβλήματα, ανάλυση καταστάσεων κ.λπ.). Ο δεύτερος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την αλλαγή της φόρμας, αλλά όχι την αλλαγή του περιεχομένου (για παράδειγμα, μετάφραση κειμένου από μια γλώσσα σε άλλη).

Ένας σημαντικός τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι η κωδικοποίηση - η μετατροπή των πληροφοριών σε μια συμβολική μορφή κατάλληλη για την αποθήκευση, τη μετάδοση και την επεξεργασία τους. Η κωδικοποίηση χρησιμοποιείται ενεργά σε τεχνικά μέσα εργασίας με πληροφορίες (τηλέγραφος, ραδιόφωνο, υπολογιστές). Ένας άλλος τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι η δόμηση δεδομένων (εισαγωγή μιας συγκεκριμένης σειράς στην αποθήκευση πληροφοριών, ταξινόμηση, καταλογογράφηση δεδομένων).

Ένας άλλος τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι η αναζήτηση σε κάποια αποθήκευση πληροφοριών για τα απαραίτητα δεδομένα που ικανοποιούν ορισμένες συνθήκες αναζήτησης (ερώτημα). Ο αλγόριθμος αναζήτησης εξαρτάται από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών.

Μεταφορά πληροφοριών:

· Πηγή και δέκτης πληροφοριών.

· Κανάλια ενημέρωσης.

· Ο ρόλος των αισθήσεων στη διαδικασία της ανθρώπινης αντίληψης πληροφοριών.

· Δομή τεχνικά συστήματαδιαβιβάσεις.

· Τι είναι η κωδικοποίηση και η αποκωδικοποίηση.

· Η έννοια του θορύβου. τεχνικές προστασίας από τον θόρυβο.

· Ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών και χωρητικότητα καναλιού.

Σχέδιο μετάδοσης πληροφοριών:

Πηγή πληροφοριών – κανάλι πληροφόρησης – δέκτης πληροφοριών.

Οι πληροφορίες παρουσιάζονται και μεταδίδονται με τη μορφή μιας ακολουθίας σημάτων και συμβόλων. Από την πηγή στον δέκτη, το μήνυμα μεταδίδεται μέσω κάποιου υλικού μέσου. Εάν η διαδικασία μεταφοράς χρησιμοποιεί τεχνικά μέσαεπικοινωνίες, ονομάζονται κανάλια μετάδοσης πληροφοριών (κανάλια πληροφοριών). Αυτά περιλαμβάνουν τηλέφωνο, ραδιόφωνο, τηλεόραση. Τα ανθρώπινα αισθητήρια όργανα παίζουν το ρόλο του βιολογικού κανάλια πληροφόρησης.

Η διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας ακολουθεί το ακόλουθο σχήμα (σύμφωνα με τον Shannon):

Ο όρος «θόρυβος» αναφέρεται σε διάφορους τύπους παρεμβολών που παραμορφώνουν μεταδιδόμενο σήμακαι οδηγεί σε απώλεια πληροφοριών. Τέτοιες παρεμβολές εμφανίζονται κυρίως λόγω τεχνικούς λόγους: κακή ποιότητα γραμμών επικοινωνίας, ανασφάλεια διαφορετικών ροών πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των ίδιων καναλιών μεταξύ τους. Χρησιμοποιείται για προστασία από το θόρυβο διαφορετικοί τρόποι, για παράδειγμα, η χρήση διαφόρων ειδών φίλτρων που διαχωρίζουν το χρήσιμο σήμα από το θόρυβο.

Όταν συζητάτε το θέμα της μέτρησης της ταχύτητας μετάδοσης πληροφοριών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τεχνική της αναλογίας. Ένα ανάλογο είναι η διαδικασία άντλησης νερού μέσω σωλήνων νερού. Εδώ το κανάλι μεταφοράς νερού είναι σωλήνες. Η ένταση (ταχύτητα) αυτής της διαδικασίας χαρακτηρίζεται από κατανάλωση νερού, δηλ. ο αριθμός των λίτρων που αντλούνται ανά μονάδα χρόνου. Στη διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών, τα κανάλια είναι τεχνικές γραμμέςδιαβιβάσεις. Κατ' αναλογία με μια παροχή νερού, μπορούμε να μιλήσουμε για τη ροή πληροφοριών που μεταδίδεται μέσω καναλιών. Η ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών είναι ο όγκος πληροφοριών ενός μηνύματος που μεταδίδεται ανά μονάδα χρόνου. Επομένως, οι μονάδες μέτρησης της ταχύτητας ροής πληροφοριών: bit/s, byte/s, κ.λπ. κανάλι μετάδοσης της διαδικασίας πληροφοριών

Μια άλλη έννοια - η χωρητικότητα των καναλιών πληροφοριών - μπορεί επίσης να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας μια αναλογία «υδραυλικών». Μπορείτε να αυξήσετε τη ροή του νερού μέσω των σωλήνων αυξάνοντας την πίεση. Αλλά αυτός ο δρόμος δεν είναι ατελείωτος. Εάν η πίεση είναι πολύ υψηλή, ο σωλήνας μπορεί να σπάσει. Επομένως, η μέγιστη ροή νερού, η οποία μπορεί να ονομαστεί απόδοση του συστήματος παροχής νερού. Οι γραμμές επικοινωνίας τεχνικών πληροφοριών έχουν επίσης παρόμοιο όριο ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων. Οι λόγοι για αυτό είναι επίσης σωματικοί.

1. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά του καναλιού επικοινωνίας
Σύνδεσμος είναι ένα σύνολο μέσων σχεδιασμένων για τη μετάδοση σημάτων (μηνυμάτων).
Για να αναλύσετε τις διαδικασίες πληροφοριών σε ένα κανάλι επικοινωνίας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το γενικευμένο διάγραμμα που φαίνεται στο Σχήμα. 1.

Όλα συμπεριλαμβάνονται

ΜΕΤΑ ΜΕΣΗΜΒΡΙΑΣ

πι

Στο Σχ. 1 υιοθετούνται οι ακόλουθες ονομασίες: Χ, Υ, Ω, Δ– σήματα, μηνύματα ; φά– παρεμβολές ΜΕΤΑ ΜΕΣΗΜΒΡΙΑΣ- Γραμμή επικοινωνίας AI, PI– πηγή και δέκτης πληροφοριών· Π– μετατροπείς (κωδικοποίηση, διαμόρφωση, αποκωδικοποίηση, αποδιαμόρφωση).
Υπάρχει Διάφοροι τύποικανάλια που μπορούν να ταξινομηθούν από διάφορα σημάδια:
1. Ανά τύπο γραμμών επικοινωνίας: ενσύρματο? καλώδιο; οπτικών ινών;
ηλεκτρικά καλώδια; ραδιοφωνικά κανάλια κ.λπ.
2. Από τη φύση των σημάτων: συνεχής; διακεκριμένος; διακριτό-συνεχές (τα σήματα στην είσοδο του συστήματος είναι διακριτά και στην έξοδο συνεχόμενα και αντίστροφα).
3. Όσον αφορά την θόρυβο: κανάλια χωρίς παρεμβολές. με παρεμβολές.
Τα κανάλια επικοινωνίας χαρακτηρίζονται από:
1. Χωρητικότητα καναλιού ορίζεται ως το γινόμενο του χρόνου χρήσης του καναλιού Τ σε,πλάτος του φάσματος συχνοτήτων που μεταδίδεται από το κανάλι ΣΤ σεΚαι δυναμικό εύροςΔ σε. , που χαρακτηρίζει την ικανότητα του καναλιού να μεταδίδει διαφορετικά επίπεδα σήματος

V k = T k F k D k.(1)
Προϋπόθεση αντιστοίχισης του σήματος με το κανάλι:
V c £ V k ; Τ γ £ Τ κ ; F c £ F k ; V c £ V k ; Δ γ £ Δ κ .
2.Ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών – η μέση ποσότητα πληροφοριών που μεταδίδονται ανά μονάδα χρόνου.
3.
4. Απόλυση – διασφαλίζει την αξιοπιστία των μεταδιδόμενων πληροφοριών ( R= 0¸1).
Ένα από τα καθήκοντα της θεωρίας πληροφοριών είναι να προσδιορίσει την εξάρτηση της ταχύτητας μετάδοσης πληροφοριών και της χωρητικότητας ενός καναλιού επικοινωνίας από τις παραμέτρους του καναλιού και τα χαρακτηριστικά των σημάτων και των παρεμβολών.
Το κανάλι επικοινωνίας μπορεί μεταφορικά να συγκριθεί με δρόμους. Στενοί δρόμοι – χαμηλή χωρητικότητα, αλλά φθηνή. Οι μεγάλοι δρόμοι παρέχουν καλή χωρητικότητα κυκλοφορίας, αλλά είναι ακριβοί. Το εύρος ζώνης καθορίζεται από το σημείο συμφόρησης.
Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέσο μετάδοσης στα κανάλια επικοινωνίας, τα οποία χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους γραμμών επικοινωνίας.
Ενσύρματη:
1. Ενσύρματο– συνεστραμμένο ζεύγος (το οποίο καταστέλλει εν μέρει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαάλλες πηγές). Ταχύτητα μεταφοράς έως 1 Mbit/s. Χρησιμοποιείται σε τηλεφωνικά δίκτυα και για μετάδοση δεδομένων.
2. Ομοαξονικό καλώδιο.Ταχύτητα μετάδοσης 10–100 Mbit/s – χρησιμοποιείται σε τοπικά δίκτυα, καλωδιακή τηλεόρασηκαι τα λοιπά.
3. Οπτικών ινών.Ταχύτητα μεταφοράς 1 Gbit/s.
Στα περιβάλλοντα 1-3, η εξασθένηση σε dB εξαρτάται γραμμικά από την απόσταση, δηλ. η ισχύς πέφτει εκθετικά. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε αναγεννητές (ενισχυτές) σε μια ορισμένη απόσταση.
Ραδιοφωνικές γραμμές:
1. Ραδιοφωνικό κανάλι.Ταχύτητα μεταφοράς 100–400 Kbps. Χρησιμοποιεί ραδιοσυχνότητες έως 1000 MHz. Έως 30 MHz λόγω ανάκλασης από την ιονόσφαιρα, είναι δυνατή η διάδοση Ηλεκτρομαγνητικά κύματαπέρα από το οπτικό πεδίο. Αλλά αυτό το εύρος είναι πολύ θορυβώδες (για παράδειγμα, ραδιοερασιτεχνικές επικοινωνίες). Από 30 έως 1000 MHz - η ιονόσφαιρα είναι διαφανής και απαιτείται άμεση ορατότητα. Οι κεραίες τοποθετούνται σε ύψος (μερικές φορές τοποθετούνται αναγεννητές). Χρησιμοποιείται στο ραδιόφωνο και την τηλεόραση.
2. Γραμμές μικροκυμάτων.Ταχύτητα μεταφοράς έως 1 Gbit/s. Χρησιμοποιούνται ραδιοσυχνότητες άνω των 1000 MHz. Αυτό απαιτεί άμεση ορατότητα και παραβολικές κεραίες υψηλής κατεύθυνσης. Η απόσταση μεταξύ των αναγεννητών είναι 10–200 km. Που χρησιμοποιείται για τηλεφωνική επικοινωνία, τηλεόραση και μετάδοση δεδομένων.
3. Δορυφορική σύνδεση . Είναι μεταχειρισμένα συχνότητες μικροκυμάτων, και ο δορυφόρος χρησιμεύει ως αναγεννητής (και για πολλούς σταθμούς). Τα χαρακτηριστικά είναι τα ίδια όπως για τις γραμμές μικροκυμάτων.
2. Εύρος ζώνης διακριτού καναλιού επικοινωνίας
Ένα διακριτό κανάλι είναι ένα σύνολο μέσων που προορίζονται για μετάδοση διακριτά σήματα.
Χωρητικότητα καναλιού επικοινωνίας – η υψηλότερη θεωρητικά επιτεύξιμη ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών, με την προϋπόθεση ότι το σφάλμα δεν υπερβαίνει μια δεδομένη τιμή. Ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών – η μέση ποσότητα πληροφοριών που μεταδίδονται ανά μονάδα χρόνου. Ας ορίσουμε εκφράσεις για τον υπολογισμό του ρυθμού μετάδοσης πληροφοριών και της απόδοσης ενός διακριτού καναλιού επικοινωνίας.
Κατά τη μετάδοση κάθε συμβόλου, μια μέση ποσότητα πληροφοριών διέρχεται από το κανάλι επικοινωνίας, που καθορίζεται από τον τύπο
I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
Οπου: I (Y, X) -αμοιβαία πληροφόρηση, δηλαδή ο όγκος των πληροφοριών που περιέχονται σε Υσχετικά Χ;H(X)– εντροπία της πηγής του μηνύματος. H(X/Y)– υπό όρους εντροπία, η οποία καθορίζει την απώλεια πληροφοριών ανά σύμβολο που σχετίζεται με την παρουσία παρεμβολών και παραμόρφωσης.
Κατά την αποστολή μηνύματος Χ Τδιάρκεια Τ,που αποτελείται από nστοιχειώδη σύμβολα, η μέση ποσότητα πληροφοριών που μεταδίδονται, λαμβάνοντας υπόψη τη συμμετρία της αμοιβαίας ποσότητας πληροφοριών, ισούται με:
Ι(Υ Τ, X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)
Η ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών εξαρτάται από τις στατιστικές ιδιότητες της πηγής, τη μέθοδο κωδικοποίησης και τις ιδιότητες του καναλιού.
Εύρος ζώνης ενός διακριτού καναλιού επικοινωνίας
. (5)
Η μέγιστη δυνατή τιμή, δηλ. το μέγιστο της συνάρτησης αναζητείται σε ολόκληρο το σύνολο των συναρτήσεων κατανομής πιθανότητας p (Χ).
Το εύρος ζώνης εξαρτάται από τεχνικά χαρακτηριστικάκανάλι (ταχύτητα εξοπλισμού, τύπος διαμόρφωσης, επίπεδο παρεμβολής και παραμόρφωσης, κ.λπ.). Οι μονάδες χωρητικότητας καναλιού είναι: , , , .
2.1 Διακριτό κανάλι επικοινωνίας χωρίς παρεμβολές
Εάν δεν υπάρχει παρεμβολή στο κανάλι επικοινωνίας, τότε τα σήματα εισόδου και εξόδου του καναλιού συνδέονται αναμφισβήτητα, λειτουργική εξάρτηση.
Σε αυτή την περίπτωση, η υπό όρους εντροπία είναι ίση με μηδέν και οι άνευ όρων εντροπίες της πηγής και του δέκτη είναι ίσες, δηλ. η μέση ποσότητα πληροφοριών σε ένα σύμβολο που λαμβάνεται σε σχέση με το μεταδιδόμενο είναι
Ι (Χ, Υ) = Η(Χ) = Η(Υ); H(X/Y) = 0.
Αν Χ Τ– αριθμός χαρακτήρων ανά φορά Τ, τότε ο ρυθμός μετάδοσης πληροφοριών για ένα διακριτό κανάλι επικοινωνίας χωρίς παρεμβολές είναι ίσος με
(6)
Οπου V = 1/– μέση ταχύτητα μετάδοσης ενός συμβόλου.
Διέλευση για ένα διακριτό κανάλι επικοινωνίας χωρίς παρεμβολές
(7)
Επειδή μέγιστη εντροπίααντιστοιχεί σε εξίσου πιθανά σύμβολα, τότε η απόδοση για ομοιόμορφη κατανομή και στατιστική ανεξαρτησία των μεταδιδόμενων συμβόλων είναι ίση με:
. (8)
Το πρώτο θεώρημα του Shannon για ένα κανάλι: Εάν η ροή πληροφοριών που δημιουργείται από την πηγή είναι αρκετά κοντά στη χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας, π.χ.
, όπου είναι μια αυθαίρετα μικρή τιμή,
τότε μπορείτε πάντα να βρείτε μια μέθοδο κωδικοποίησης που θα διασφαλίζει τη μετάδοση όλων των μηνυμάτων πηγής και ο ρυθμός μετάδοσης πληροφοριών θα είναι πολύ κοντά στη χωρητικότητα του καναλιού.
Το θεώρημα δεν απαντά στο ερώτημα πώς να πραγματοποιηθεί η κωδικοποίηση.
Παράδειγμα 1.Η πηγή παράγει 3 μηνύματα με πιθανότητες:
p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 και p 3 = 0,7.
Τα μηνύματα είναι ανεξάρτητα και μεταδίδονται ομοιόμορφα δυάδικος κώδικας (m = 2) με διάρκεια συμβόλου 1 ms. Προσδιορίστε την ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας χωρίς παρεμβολές.
Λύση:Η εντροπία της πηγής είναι ίση με

[bit/s].
Για τη μετάδοση 3 μηνυμάτων με ενιαίο κωδικό απαιτούνται δύο ψηφία και η διάρκεια του συνδυασμού κωδικών είναι 2t.
Μέση ταχύτητα σήματος
V = 1/2 t = 500 .
Ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών
C = vH = 500×1,16 = 580 [bit/s].
2.2 Διακριτό κανάλι επικοινωνίας με παρεμβολές
Θα εξετάσουμε διακριτά κανάλια επικοινωνίας χωρίς μνήμη.
Κανάλι χωρίς μνήμη είναι ένα κανάλι στο οποίο κάθε σύμβολο μεταδιδόμενου σήματος επηρεάζεται από παρεμβολές, ανεξάρτητα από το ποια σήματα είχαν μεταδοθεί προηγουμένως. Δηλαδή, η παρεμβολή δεν δημιουργεί πρόσθετες συσχετιστικές συνδέσεις μεταξύ συμβόλων. Το όνομα «χωρίς μνήμη» σημαίνει ότι κατά την επόμενη μετάδοση το κανάλι δεν φαίνεται να θυμάται τα αποτελέσματα προηγούμενων εκπομπών.
Παρουσία παρεμβολής, η μέση ποσότητα πληροφοριών σε ένα σύμβολο ληφθέντος μηνύματος – Υ, σε σχέση με το μεταδιδόμενο – Χισούται με:
.
Για σύμβολο μηνύματος Χ Τδιάρκεια Τ,που αποτελείται από nστοιχειώδη σύμβολα η μέση ποσότητα πληροφοριών σε ένα ληφθέν μήνυμα συμβόλων – Υ Τσε σχέση με αυτό που μεταδόθηκε - Χ Τισούται με:
I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n = 2320 bps
Η χωρητικότητα ενός συνεχούς καναλιού με θόρυβο καθορίζεται από τον τύπο

=2322 bps.
Ας αποδείξουμε ότι η χωρητικότητα πληροφοριών ενός συνεχούς καναλιού χωρίς μνήμη με πρόσθετο Gaussian θόρυβο, που υπόκειται σε περιορισμό στην ισχύ αιχμής, δεν είναι πλέον πληροφόρησητο ίδιο κανάλι με τον ίδιο περιορισμό μέσης ισχύος.
Προσδοκία για συμμετρική ομοιόμορφη κατανομή

Μέσο τετράγωνο για συμμετρική ομοιόμορφη κατανομή

Διασπορά για συμμετρική ομοιόμορφη κατανομή

Ταυτόχρονα, για μια ομοιόμορφα κατανεμημένη διαδικασία.
Διαφορική εντροπία σήματος με ομοιόμορφη κατανομή
.
Η διαφορά μεταξύ των διαφορικών εντροπιών μιας κανονικής και ομοιόμορφα κατανεμημένης διαδικασίας δεν εξαρτάται από το μέγεθος της διασποράς
= 0,3 bit/μέτρηση
Έτσι, η απόδοση και η χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας για μια διαδικασία με κανονική κατανομή είναι υψηλότερη από ό,τι για μια ομοιόμορφη.
Ας προσδιορίσουμε τη χωρητικότητα (όγκο) του καναλιού επικοινωνίας
V k = T k C k = 10×60×2322 = 1,3932 Mbit.
Ας προσδιορίσουμε τον όγκο των πληροφοριών που μπορούν να μεταδοθούν σε 10 λεπτά λειτουργίας καναλιού
10× 60× 2322=1,3932 Mbit.
Καθήκοντα

1. Μηνύματα που αποτελούνται από το αλφάβητο μεταδίδονται στο κανάλι επικοινωνίας x 1, x 2Και x 3με πιθανότητες p(x1)=0,2;p(x2) =0,3Και p(x 3)=0,5.
Ο πίνακας καναλιών έχει τη μορφή:
εν .
Υπολογίζω:
1. Εντροπία της πηγής πληροφοριών H(X)και δέκτης H(Y).
2. Γενική και υπό όρους εντροπία H(Y/X).
3. Απώλεια πληροφοριών στο κανάλι κατά τη μετάδοση Προς τηνχαρακτήρες ( k = 100).
4. Ποσότητα πληροφοριών που ελήφθησαν κατά τη μετάδοση Προς τηνχαρακτήρες.
5. Ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών, εάν ο χρόνος μετάδοσης ενός χαρακτήρα t = 0,01 ms.
2. Οι χαρακτήρες αλφαβήτου μεταδίδονται μέσω του καναλιού επικοινωνίας x 1, x 2, x 3Και x 4με πιθανότητες. Προσδιορίστε την ποσότητα των πληροφοριών που λαμβάνονται κατά τη μετάδοση 300 συμβόλων, εάν η επίδραση της παρεμβολής περιγράφεται από τη μήτρα καναλιού:
.
3. Προσδιορίστε την απώλεια πληροφοριών στο κανάλι επικοινωνίας κατά τη μετάδοση ισοπιθανών συμβόλων αλφαβήτου, εάν η μήτρα καναλιού έχει τη μορφή
.
t = 0,001 sec.
4. Προσδιορίστε την απώλεια πληροφοριών κατά τη μετάδοση 1000 χαρακτήρων του αλφαβήτου πηγής x 1, x 2Και x 3με πιθανότητες p =0,2; p =0,1Και p()=0,7, εάν η επίδραση της παρεμβολής στο κανάλι περιγράφεται από τη μήτρα καναλιού:
.
5. Προσδιορίστε την ποσότητα των πληροφοριών που λαμβάνονται κατά τη μετάδοση 600 συμβόλων, εάν οι πιθανότητες εμφάνισης συμβόλων στην έξοδο της πηγής Χείναι ίσες: και η επίδραση των παρεμβολών κατά τη μετάδοση περιγράφεται από τον πίνακα καναλιών:
.
6. Μηνύματα που αποτελούνται από αλφαβητικούς χαρακτήρες μεταδίδονται στο κανάλι επικοινωνίας και οι πιθανότητες εμφάνισης αλφαβητικών χαρακτήρων είναι ίσες με:
Το κανάλι επικοινωνίας περιγράφεται από τον ακόλουθο πίνακα καναλιών:
.
Προσδιορίστε τον ρυθμό μεταφοράς πληροφοριών εάν ο χρόνος μετάδοσης ενός συμβόλου Κυρία.
7. Τα σήματα μεταδίδονται μέσω του καναλιού επικοινωνίας x 1, x 2Και x 3με πιθανότητες p =0,2; p =0,1Και p()=0,7.Η επίδραση της παρεμβολής στο κανάλι περιγράφεται από τη μήτρα καναλιού:
.
Προσδιορίστε τη συνολική υπό όρους εντροπία και το μερίδιο της απώλειας πληροφοριών που πέφτει στο σήμα x 1(μερική εντροπία υπό όρους).
8. Οι χαρακτήρες αλφαβήτου μεταδίδονται μέσω του καναλιού επικοινωνίας x 1, x 2, x 3Και x 4με πιθανότητες.
Οι παρεμβολές στο κανάλι καθορίζονται από τη μήτρα καναλιού
.
Προσδιορίστε τη χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας εάν ο χρόνος μετάδοσης ενός συμβόλου t = 0,01 sec.
Προσδιορίστε την ποσότητα των πληροφοριών που λαμβάνονται κατά τη μετάδοση 500 συμβόλων, εάν οι πιθανότητες εμφάνισης συμβόλων στην είσοδο του δέκτη Υισούνται με: , και η επίδραση της παρεμβολής κατά τη μετάδοση περιγράφεται από τη μήτρα καναλιού:
.

Χωρητικότητα καναλιού συνεχούς επικοινωνίας
(14)
Για ένα διακριτό κανάλι επικοινωνίας, η μέγιστη τιμή του ρυθμού μετάδοσης αντιστοιχεί σε εξίσου πιθανούς χαρακτήρες του αλφαβήτου. Για ένα κανάλι συνεχούς επικοινωνίας, όταν δίνεται η μέση ισχύς σήματος, μέγιστη ταχύτηταπαρέχεται χρησιμοποιώντας κανονικά κεντραρισμένα τυχαία σήματα.
Εάν το σήμα είναι κεντραρισμένο ( m x = 0) δηλ. χωρίς σταθερή συνιστώσα, η υπόλοιπη ισχύς είναι μηδέν ( P 0 = 0). Η συνθήκη κεντρικότητας εξασφαλίζει μέγιστη διασπορά για μια δεδομένη μέση ισχύ σήματος
Εάν το σήμα έχει κανονική κατανομή, τότε η a priori διαφορική εντροπία κάθε δείγματος είναι μέγιστη.
Επομένως, κατά τον υπολογισμό της χωρητικότητας ενός συνεχούς καναλιού, υποθέτουμε ότι το κανάλι εκπέμπει συνεχές σήμαμε περιορισμένη μέση ισχύ – Π γκαι πρόσθετος θόρυβος ( y = x+f) επίσης με περιορισμένη μέση ισχύ – P nτύπος λευκού (Gaussian) θορύβου.

Η μεταφορά πληροφοριών είναι ένας όρος που συνδυάζει πολλές φυσικές διαδικασίες μετακίνησης πληροφοριών στο χώρο. Οποιαδήποτε από αυτές τις διαδικασίες περιλαμβάνει στοιχεία όπως μια πηγή και δέκτης δεδομένων, ένα φυσικό μέσο αποθήκευσης και ένα κανάλι (μέσο) για τη μετάδοσή του.

Διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών

Τα αρχικά δοχεία δεδομένων είναι διάφορα μηνύματα που μεταδίδονται από τις πηγές τους στους δέκτες. Ανάμεσά τους υπάρχουν κανάλια για τη μετάδοση πληροφοριών. Ειδικές τεχνικές συσκευές-μετατροπείς (κωδικοποιητές) σχηματίζουν φυσικούς φορείς δεδομένων - σήματα, με βάση το περιεχόμενο των μηνυμάτων. Τα τελευταία υφίστανται έναν αριθμό μετασχηματισμών, συμπεριλαμβανομένης της κωδικοποίησης, της συμπίεσης, της διαμόρφωσης και στη συνέχεια αποστέλλονται σε γραμμές επικοινωνίας. Αφού περάσουν από αυτά, τα σήματα υφίστανται αντίστροφους μετασχηματισμούς, συμπεριλαμβανομένης της αποδιαμόρφωσης, της αποσυμπίεσης και της αποκωδικοποίησης, με αποτέλεσμα τα αρχικά μηνύματα να διαχωρίζονται από αυτά και να γίνονται αντιληπτά από τους δέκτες.

Ενημερωτικά μηνύματα

Ένα μήνυμα είναι μια ορισμένη περιγραφή ενός φαινομένου ή ενός αντικειμένου, που εκφράζεται με τη μορφή ενός συνόλου δεδομένων που έχει σημάδια αρχής και τέλους. Ορισμένα μηνύματα, όπως η ομιλία και η μουσική, είναι συνεχείς συναρτήσεις του χρόνου ηχητικής πίεσης. Στην τηλεγραφική επικοινωνία, ένα μήνυμα είναι το κείμενο ενός τηλεγραφήματος με τη μορφή αλφαριθμητικής ακολουθίας. Ένα τηλεοπτικό μήνυμα είναι μια ακολουθία μηνυμάτων καρέ που «βλέπει» ο φακός της κάμερας και τα καταγράφει με ρυθμό καρέ. Η συντριπτική πλειοψηφία αυτών που μεταδίδονται σε Πρόσφαταμέσω συστημάτων μετάδοσης πληροφοριών, τα μηνύματα είναι αριθμητικοί πίνακες, κείμενο, γραφικά, καθώς και αρχεία ήχου και βίντεο.

Πληροφοριακά σήματα

Η μεταφορά πληροφοριών είναι δυνατή εάν έχει φυσικό μέσο, τα χαρακτηριστικά του οποίου ποικίλλουν ανάλογα με το περιεχόμενο μεταδιδόμενο μήνυμαμε τέτοιο τρόπο ώστε να ξεπερνούν το κανάλι μετάδοσης με ελάχιστη παραμόρφωση και να αναγνωρίζονται από τον δέκτη. Αυτές οι αλλαγές στο φυσικό μέσο αποθήκευσης σχηματίζουν ένα σήμα πληροφοριών.

Σήμερα, η μετάδοση και η επεξεργασία πληροφοριών γίνεται με τη χρήση ηλεκτρικών σημάτων σε ενσύρματα και ραδιοφωνικά κανάλια επικοινωνίας, καθώς και μέσω οπτικών σημάτων σε γραμμές οπτικών ινών.

Αναλογικά και ψηφιακά σήματα

Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα αναλογικού σήματος, δηλ. αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου, είναι η τάση που λαμβάνεται από το μικρόφωνο, το οποίο μεταφέρει ομιλία ή μουσική Ανακοίνωση. Μπορεί να ενισχυθεί και να μεταδοθεί μέσω ενσύρματων καναλιών σε συστήματα αναπαραγωγής ήχου Μέγαρο Μουσικής, που θα μεταφέρει λόγο και μουσική από τη σκηνή στο κοινό της γκαλερί.

Εάν, σύμφωνα με την τάση στην έξοδο του μικροφώνου, το πλάτος ή η συχνότητα των ηλεκτρικών ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας στον ραδιοπομπό αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου, τότε ένα αναλογικό ραδιοσήμα μπορεί να μεταδοθεί στον αέρα. Πομπός τηλεόρασης στο σύστημα αναλογική τηλεόρασημορφές αναλογικό σήμαμε τη μορφή τάσης ανάλογης με την τρέχουσα φωτεινότητα των στοιχείων εικόνας που γίνονται αντιληπτά από τον φακό της κάμερας.

Ωστόσο, εάν η αναλογική τάση από την έξοδο του μικροφώνου διέρχεται μέσω ενός μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό (DAC), τότε η έξοδος δεν θα είναι πλέον συνεχής λειτουργίαχρόνο, αλλά μια ακολουθία δειγμάτων αυτής της τάσης που λαμβάνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα με συχνότητα δειγματοληψίας. Επιπλέον, το DAC εκτελεί επίσης κβαντοποίηση με βάση το επίπεδο τάσης πηγής, αντικαθιστώντας ολόκληρο το πιθανό εύρος των τιμών του με ένα πεπερασμένο σύνολο τιμών που καθορίζεται από τον αριθμό των δυαδικών bit του κωδικού εξόδου του. Αποδεικνύεται ότι συνεχής φυσική ποσότητα(στην περίπτωση αυτή είναι τάση) μετατρέπεται σε μια ακολουθία ψηφιακών κωδικών (ψηφιακά) και στη συνέχεια σε ψηφιακή μορφήμπορεί να αποθηκευτεί, να υποβληθεί σε επεξεργασία και να μεταδοθεί μέσω δικτύων πληροφοριών. Αυτό αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα και την ασυλία θορύβου τέτοιων διαδικασιών.

Κανάλια μετάδοσης πληροφοριών

Συνήθως, αυτός ο όρος αναφέρεται σε σύμπλοκα τεχνικών μέσων που εμπλέκονται στη μετάδοση δεδομένων από πηγή σε δέκτη, καθώς και στο περιβάλλον μεταξύ τους. Η δομή ενός τέτοιου καναλιού, χρησιμοποιώντας τυπικά μέσα μετάδοσης πληροφοριών, αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη ακολουθία μετασχηματισμών:

II - PS - (CI) - KK - M - LPI - DM - DK - DI - PS

Το AI είναι μια πηγή πληροφοριών: ένα άτομο ή άλλο ζωντανό πλάσμα, ένα βιβλίο, ένα έγγραφο, μια εικόνα σε ένα μη ηλεκτρονικό μέσο (καμβάς, χαρτί) κ.λπ.

Το PS είναι ένας μετατροπέας ενός πληροφοριακού μηνύματος σε σήμα πληροφοριών, που εκτελεί το πρώτο στάδιο μετάδοσης δεδομένων. Μικρόφωνα, κάμερες τηλεόρασης και βίντεο, σαρωτές, φαξ, πληκτρολόγια υπολογιστή κ.λπ. μπορούν να λειτουργήσουν ως PS.

Το CI είναι ένας κωδικοποιητής πληροφοριών σε ένα σήμα πληροφοριών για τη μείωση του όγκου (συμπίεσης) των πληροφοριών προκειμένου να αυξηθεί η ταχύτητα μετάδοσής του ή να μειωθεί η ζώνη συχνοτήτων που απαιτείται για τη μετάδοση. Αυτός ο σύνδεσμος είναι προαιρετικός, ο οποίος εμφανίζεται σε αγκύλες.

KK - κωδικοποιητής καναλιού για αύξηση της θορύβου του σήματος πληροφοριών.

M - διαμορφωτής σήματος για την αλλαγή των χαρακτηριστικών των ενδιάμεσων σημάτων φορέα ανάλογα με το μέγεθος του σήματος πληροφοριών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι διαμόρφωση εύρουςφέρον σήμα υψηλής φέρουσας συχνότητας ανάλογα με το μέγεθος του σήματος πληροφοριών χαμηλής συχνότητας.

Το LPI είναι μια γραμμή μετάδοσης πληροφοριών που αντιπροσωπεύει έναν συνδυασμό του φυσικού περιβάλλοντος (για παράδειγμα, ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου) και των τεχνικών μέσων για την αλλαγή της κατάστασής του προκειμένου να μεταδοθεί ένα φέρον σήμα στον δέκτη.

Το DM είναι ένας αποδιαμορφωτής για το διαχωρισμό του σήματος πληροφοριών από το σήμα φορέα. Παρών μόνο αν υπάρχει το Μ.

DC - αποκωδικοποιητής καναλιού για αναγνώριση και/ή διόρθωση σφαλμάτων στο σήμα πληροφοριών που εμφανίστηκαν στο LPI. Παρούσα μόνο εάν υπάρχει CC.

DI - αποκωδικοποιητής πληροφοριών. Παρούσα μόνο παρουσία CI.

PI - δέκτης πληροφοριών (υπολογιστής, εκτυπωτής, οθόνη κ.λπ.).

Εάν η μετάδοση των πληροφοριών είναι αμφίδρομη (κανάλι διπλής όψης), τότε και στις δύο πλευρές του LPI υπάρχουν μπλοκ μόντεμ (MOdulator-DEModulator), που συνδυάζουν τους συνδέσμους M και DM, καθώς και μπλοκ κωδικοποιητή (CODER-DECODER), που συνδυάζουν κωδικοποιητές (CI και KK) και αποκωδικοποιητές (DI και DC).

Χαρακτηριστικά καναλιών μετάδοσης

Τα κύρια διακριτικά χαρακτηριστικά των καναλιών περιλαμβάνουν τη διεκπεραίωση και την ασυλία θορύβου.

Στο κανάλι, το σήμα πληροφοριών υπόκειται σε θόρυβο και παρεμβολές. Μπορούν να ονομαστούν φυσικά αίτια(για παράδειγμα, ατμοσφαιρικό για ραδιοφωνικά κανάλια) ή να έχει δημιουργηθεί ειδικά από τον εχθρό.

Η θόρυβος των καναλιών μετάδοσης αυξάνεται με τη χρήση διαφόρων ειδών αναλογικών και ψηφιακών φίλτρων για τον διαχωρισμό των σημάτων πληροφοριών από το θόρυβο, καθώς και ειδικών μεθόδων μετάδοσης μηνυμάτων που ελαχιστοποιούν την επίδραση του θορύβου. Μία από αυτές τις μεθόδους είναι να προσθέσετε επιπλέον χαρακτήρες που δεν περιέχουν χρήσιμο περιεχόμενο, αλλά βοηθούν στον έλεγχο της ορθότητας του μηνύματος και επίσης στη διόρθωση σφαλμάτων σε αυτό.

Η χωρητικότητα του καναλιού είναι μέγιστος αριθμόςδυαδικά σύμβολα (kbit) που μεταδίδονται από αυτούς ελλείψει παρεμβολής σε ένα δευτερόλεπτο. Για διάφορα κανάλιαποικίλλει από αρκετά kbit/s έως εκατοντάδες Mbit/s και καθορίζεται από τις φυσικές τους ιδιότητες.

Θεωρία μετάδοσης πληροφοριών

Ο Claude Shannon είναι ο συγγραφέας μιας ειδικής θεωρίας κωδικοποίησης των μεταδιδόμενων δεδομένων, ο οποίος ανακάλυψε μεθόδους για την καταπολέμηση του θορύβου. Μία από τις κύριες ιδέες αυτής της θεωρίας είναι η ανάγκη για πλεονασμό του ψηφιακού κώδικα που μεταδίδεται μέσω των γραμμών μετάδοσης πληροφοριών. Αυτό σας επιτρέπει να επαναφέρετε την απώλεια εάν κάποιο μέρος του κώδικα χαθεί κατά τη μετάδοσή του. Τέτοιοι κωδικοί (σήματα ψηφιακών πληροφοριών) ονομάζονται ανθεκτικοί στον θόρυβο. Ωστόσο, ο πλεονασμός κώδικα δεν πρέπει να λαμβάνεται σε πολύ μεγάλο βαθμό. Αυτό οδηγεί σε καθυστερήσεις στη μετάδοση πληροφοριών, καθώς και σε αύξηση του κόστους των συστημάτων επικοινωνίας.

Ψηφιακή επεξεργασία σήματος

Ένα άλλο σημαντικό συστατικό της θεωρίας της μεταφοράς πληροφοριών είναι το σύστημα μεθόδων ψηφιακή επεξεργασίασήματα στα κανάλια μετάδοσης. Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν αλγόριθμους για την ψηφιοποίηση αρχικών αναλογικών σημάτων πληροφοριών με ορισμένη συχνότηταδειγματοληψία, που προσδιορίζεται με βάση το θεώρημα του Shannon, καθώς και μέθοδοι για τη δημιουργία, με βάση αυτά, ανθεκτικών στον θόρυβο σημάτων φορέα για μετάδοση μέσω γραμμών επικοινωνίας και ψηφιακό φιλτράρισμαέλαβε σήματα για να τα διαχωρίσει από παρεμβολές.

Η διάδοση της πληροφορίας γίνεται κατά τη διαδικασία μετάδοσής της.

Στο μεταφορά πληροφοριώνΥπάρχουν πάντα δύο αντικείμενα - μια πηγή και ένας δέκτης πληροφοριών. Αυτοί οι ρόλοι μπορούν να αλλάξουν, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια ενός διαλόγου, κάθε συμμετέχων ενεργεί είτε ως πηγή είτε ως δέκτης πληροφοριών.

Οι πληροφορίες περνούν από την πηγή στον δέκτη μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας στο οποίο πρέπει να συσχετιστούν με κάποιους φορέας υλικού.Για τη μετάδοση πληροφοριών, οι ιδιότητες αυτού του μέσου πρέπει να αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, ένας λαμπτήρας που είναι συνεχώς αναμμένος μεταφέρει μόνο πληροφορίες ότι κάποια διαδικασία βρίσκεται σε εξέλιξη. Εάν ανάψετε και σβήσετε μια λάμπα, μπορείτε να μεταδώσετε διάφορες πληροφορίες, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τον κώδικα Μορς.

Όταν οι άνθρωποι μιλούν, ο φορέας της πληροφορίας είναι τα ηχητικά κύματα στον αέρα. Στους υπολογιστές, οι πληροφορίες μεταδίδονται χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα ή ραδιοκύματα (σε ασύρματες συσκευές). Οι πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν χρησιμοποιώντας το φως, ακτίνα λέηζερ, τηλεφωνικό σύστημα ή υπηρεσία ταχυδρομείου, δίκτυο υπολογιστώνκαι τα λοιπά.

Οι πληροφορίες έρχονται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας με τη μορφή σημάτων που ο δέκτης μπορεί να ανιχνεύσει χρησιμοποιώντας τις αισθήσεις του (ή τους αισθητήρες) και να «καταλάβει» (αποκωδικοποιήσει).

Σήμαείναι μια αλλαγή στις ιδιότητες του μέσου που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πληροφοριών.

Παραδείγματα σημάτων είναι αλλαγές στη συχνότητα και την ένταση του ήχου, αναλαμπές φωτός, αλλαγές στην τάση στις επαφές κ.λπ.

Ένα άτομο μπορεί να λάβει σήματα μόνο χρησιμοποιώντας τις αισθήσεις του. Για να μεταδώσετε πληροφορίες, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, χρειάζεστε βοηθητικές συσκευές: έναν ραδιοπομπό που μετατρέπει τον ήχο σε ραδιοκύματα και έναν ραδιοφωνικό δέκτη που εκτελεί την αντίστροφη μετατροπή. Σας επιτρέπουν να επεκτείνετε τις ανθρώπινες ικανότητες.

Είναι αδύνατο να μεταφερθούν πολλές πληροφορίες με ένα σήμα. Επομένως, τις περισσότερες φορές δεν χρησιμοποιείται ένα μόνο σήμα, αλλά μια ακολουθία σημάτων, δηλαδή μήνυμα.Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι ένα μήνυμα είναι μόνο ένα «κέλυφος» για τη μετάδοση πληροφοριών, και η πληροφορία είναι περιεχόμενομηνύματα. Ο δέκτης πρέπει ο ίδιος να «εξάγει» πληροφορίες από τη λαμβανόμενη ακολουθία σημάτων. Είναι δυνατό να αποδεχτείτε ένα μήνυμα αλλά να μην αποδεχτείτε τις πληροφορίες, για παράδειγμα, ακούγοντας ομιλία σε μια άγνωστη γλώσσα ή υποκλοπή ενός κωδικοποιημένου μηνύματος.

Οι ίδιες πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν χρησιμοποιώντας διαφορετικά μηνύματα, για παράδειγμα, μέσω ομιλίας, χρησιμοποιώντας μια σημείωση ή χρησιμοποιώντας έναν σηματοφόρο σημαίας, που χρησιμοποιείται στο ναυτικό. Ταυτόχρονα, το ίδιο μήνυμα μπορεί να μεταφέρει διαφορετικές πληροφορίες για διαφορετικούς δέκτες. Έτσι, η φράση «Βρέχει στο Σαντιάγο», που μεταδόθηκε το 1973 σε στρατιωτικές ραδιοφωνικές συχνότητες, λειτούργησε ως σήμα για τους υποστηρικτές του στρατηγού Α. Πινοσέτ να ξεκινήσουν το πραξικόπημα στη Χιλή.

Έτσι, οι πληροφορίες παρουσιάζονται και μεταδίδονται με τη μορφή μιας ακολουθίας σημάτων, συμβόλων. Από την πηγή στον δέκτη, το μήνυμα μεταδίδεται μέσω κάποιου υλικού μέσου. Εάν χρησιμοποιούνται τεχνικά μέσα επικοινωνίας στη διαδικασία μετάδοσης, ονομάζονται κανάλια μετάδοσης πληροφοριών (κανάλια πληροφοριών). Αυτά περιλαμβάνουν τηλέφωνο, ραδιόφωνο, τηλεόραση. Τα ανθρώπινα αισθητήρια όργανα παίζουν το ρόλο των καναλιών βιολογικών πληροφοριών.

Η μετάδοση πληροφοριών είναι δυνατή χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε γλώσσα κωδικοποίησης πληροφοριών που είναι κατανοητή τόσο από την πηγή όσο και από τον δέκτη.

Κωδικοποιητής– μια συσκευή σχεδιασμένη να μετατρέπει το αρχικό μήνυμα της πηγής πληροφοριών σε μια μορφή κατάλληλη για μετάδοση.

Συσκευή αποκωδικοποίησης -μια συσκευή για τη μετατροπή ενός κωδικοποιημένου μηνύματος σε πρωτότυπο.

Παράδειγμα. Στο τηλεφωνική συνομιλία: πηγή μηνύματος – που μιλάει; μια συσκευή κωδικοποίησης - ένα μικρόφωνο - μετατρέπει τους ήχους των λέξεων (ακουστικά κύματα) σε ηλεκτρικούς παλμούς. κανάλι επικοινωνίας – τηλεφωνικό δίκτυο (ενσύρματο); συσκευή αποκωδικοποίησης - αυτό το μέρος του σωλήνα που φέρνουμε στο αυτί, εδώ τα ηλεκτρικά σήματα μετατρέπονται και πάλι σε ήχους που ακούμε. ο δέκτης της πληροφορίας είναι το άτομο που ακούει.

Ο όρος «θόρυβος» αναφέρεται σε διάφορους τύπους παρεμβολών που παραμορφώνουν το μεταδιδόμενο σήμα και οδηγούν σε απώλεια πληροφοριών. Τέτοιες παρεμβολές, πρώτα απ 'όλα, προκύπτουν για τεχνικούς λόγους: κακή ποιότητα των γραμμών επικοινωνίας, ανασφάλεια διαφορετικών ροών πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των ίδιων καναλιών μεταξύ τους. Για την προστασία από το θόρυβο, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, για παράδειγμα, η χρήση διαφόρων τύπων φίλτρων που διαχωρίζουν το χρήσιμο σήμα από το θόρυβο. Υπάρχει μια επιστήμη που αναπτύσσει μεθόδους προστασίας των πληροφοριών - κρυπτολογία, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως στη θεωρία της επικοινωνίας.

Ο Claude Shannon ανέπτυξε μια ειδική θεωρία κωδικοποίησης που παρέχει μεθόδους για την αντιμετώπιση του θορύβου. Μία από τις σημαντικές ιδέες αυτής της θεωρίας είναι ότι ο κώδικας που μεταδίδεται μέσω της γραμμής επικοινωνίας πρέπει να είναι περιττός. Λόγω αυτού, η απώλεια κάποιου μέρους των πληροφοριών κατά τη μετάδοση μπορεί να αντισταθμιστεί. Ωστόσο, ο πλεονασμός δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλος. Αυτό θα οδηγήσει σε καθυστερήσεις και αυξημένο κόστος επικοινωνίας. Με άλλα λόγια, για να αποκατασταθεί το περιεχόμενο ενός παραμορφωμένου μηνύματος από παρεμβολές, θα πρέπει να αποκατασταθεί περιττόςπρέπει δηλαδή να περιέχει «έξτρα» στοιχεία, χωρίς τα οποία το νόημα εξακολουθεί να αποκαθίσταται. Για παράδειγμα, στο μήνυμα «Vlg vpdt in Kspsk MR» πολλοί θα μαντέψουν τη φράση «Ο Βόλγας ρέει στην Κασπία Θάλασσα», από την οποία έχουν αφαιρεθεί όλα τα φωνήεντα. Αυτό το παράδειγμα υποδηλώνει ότι οι φυσικές γλώσσες περιέχουν πολλά «έξτρα» υπολογίζεται σε 60-80%.

Όταν συζητάτε το θέμα της μέτρησης της ταχύτητας μετάδοσης πληροφοριών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τεχνική της αναλογίας. Ένα ανάλογο είναι η διαδικασία άντλησης νερού μέσω σωλήνων νερού. Εδώ το κανάλι μεταφοράς νερού είναι σωλήνες. Η ένταση (ταχύτητα) αυτής της διαδικασίας χαρακτηρίζεται από κατανάλωση νερού, δηλ. ο αριθμός των λίτρων που αντλούνται ανά μονάδα χρόνου. Στη διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών, τα κανάλια είναι γραμμές τεχνικής επικοινωνίας. Κατ' αναλογία με μια παροχή νερού, μπορούμε να μιλήσουμε για τη ροή πληροφοριών που μεταδίδεται μέσω καναλιών. Η ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών είναι ο όγκος πληροφοριών ενός μηνύματος που μεταδίδεται ανά μονάδα χρόνου. Επομένως, οι μονάδες μέτρησης της ταχύτητας ροής πληροφοριών είναι: bit/s, byte/s κ.λπ.