Передача информации по техническим каналам

1. Передача информации по техническим каналам

2. Технические системы передачи информации

Из истории:
• первой технической системой передачи стал
телеграф (1837 г.);
• затем был изобретен телефон (1876 г.
американец Александр Белл);
• изобретение радио (1895 г. русский инженер
Александр Степанович Попов. 1896 г.
итальянский инженер Г. Маркони)
• в 20 веке появились телевидение и Интернет

3. Модель передачи информации Клода Шеннона

Все перечисленные способы передачи
информационной связи основаны на
передаче на расстояние физического
(электрического или электромагнитного)
сигнала и подчиняются некоторым общим
законам.
Исследованием этих законов занимается
теория связи, возникшая в 1920-х годах.
Математический аппарат теории связи –
математическую теорию связи, разработал
ученый Клод Шеннон.

4. Модель передачи информации по техническим каналам связи

ИСТОЧНИК
ИНФОРМАЦИИ
КОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ШУМ
КАНАЛ
СВЯЗИ
ЗАЩИТА
от ШУМА
ДЕКОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ПРИЕМНИК
ИНФОРМАЦИИ

5. Пример работы модели передачи информации по техническим каналам

КАНАЛ СВЯЗИ
КОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
МИКРОФОН
ДЕКОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ПРИЕМНИК

6. Кодирование информации

Кодирование информации - это любое
преобразование информации, идущей от источника,
в форму, пригодную для её передачи по каналу
связи.
Формы закодированного сигнала,
передаваемого по техническим каналам связи:
электрический ток
радиосигнал

7. Современные компьютерные системы передачи информации – это компьютерные сети.

В компьютерных сетях:
кодирование – это процесс преобразования
двоичного компьютерного кода в физический сигнал
того типа, который передается по каналу связи;
декодирование – это обратный процесс,
преобразования передаваемого сигнала в
компьютерный код.

8. Задачи, решаемые разработчиками технических систем передачи информации:

•как обеспечить наибольшую скорость передачи
информации;
•как уменьшить потери информации при передаче.
К. Шеннон был первым, взявшимся за решение
этих задач и создавшим науку – теорию информации.

9. Пропускная способность канала

Пропускная способность канала - это
максимальная скорость передачи информации.
Пропускная способность измеряется в единицах:
бит/с или байт/с
1 байт/с = 23 бит/с = 8 бит/с
1 Кбит/с = 210 бит/с = 1024 бит/с
1 Мбит/с = 210 Кбит/с = 1024 Кбит/с
1 Гбит/с = 210 Мбит/с = 1024 Мбит/с

10. Пропускная способность канала

зависит от его технической реализации.
В компьютерных сетях используются следующие
средства связи:
• телефонные линии (10-100 Кбит/с);
• электрическая кабельная связь;
• оптоволоконная кабельная связь (10-100 Мбит/с);
• радиосвязь (10-100 Мбит/с).

11. Скорость передачи информации

Скорость передачи информации зависит не
только от пропускной способности канала связи, но
и от разрядности кодировки информации.
Длину кода сообщения надо делать минимально
возможной.

12. Шум

Термином «шум» называют разного помехи,
искажающие передаваемый сигнал и
приводящие к потере информации.
Технические причины возникновения помех:
•плохое качество линий связи;
•незащищенность друг от друга различных
потоков информации, передаваемой по одним и
тем же каналам.
Наличие шума приводит к потере информации

13. Защита от шума

Шеннон разработал специальную теорию
кодирования, дающую методы борьбы с шумом.
Одна из важнейших идей этой теории состоит в
том, что передаваемый по линии связи код должен
быть избыточным.
Избыточность кода – это многократное
повторение передаваемых данных.

14. Защита от шума

Избыточность кода не может быть слишком
большой. Это приведет к задержкам и удорожанию
связи.
Теория кодирования как раз и позволяет получить
такой код, который будет оптимальным:
избыточность передаваемой информации будет
минимально возможной, а достоверность
принятой информации – максимальной.

15. Защита от шума

Большой вклад в научную теорию
связи внес советский ученый
Владимир Александрович
Котельников
(1940-1950 г. XX века).

16. Защита от шума

В современных системах цифровой связи для
борьбы с потерей информации при передаче:
• все сообщение разбивается на порции – блоки;
•для каждого блока вычисляется контрольная
сумма (сумма двоичных цифр), которая передается
вместе с данным блоком;
•в месте приема заново вычисляется контрольная
сумма принятого блока, если она не совпадает с
первоначальной, передача повторяется.

17. Система основных понятий

Передача информации в технических системах связи
Модель К. Шеннона
Процесс передачи
информации по каналу связи
Процедура
кодирования
Пропускная
способность
канала
Воздействие
шумов на
канал связи
Процедура
декодирования
Защита информации от потерь при воздействии шума
Кодирование с
Частичная потеря
Полное
оптимальноизбыточной информации
восстановление
избыточным
при передаче
исходного кода
кодом

18. Задачи

1. Скорость передачи данных через ADSLсоединение равна 128000 бит/c. Через данное
соединение передают файл размером 625 Кбайт.
Определите время передачи файла в секундах.

19. Задачи

2. Скорость передачи данных через модемное соединение
равна 51200 бит/с. Передача текстового файла через это
соединение заняла 10 с. Определите, сколько символов
содержал переданный текст, если известно, что он был
представлен в 16-битной кодировке Unicode.

20. Задачи

3. Сколько секунд потребуется обычному модему,
передающему сообщения со скоростью 28800 бит/с,
чтобы передать цветное растровое изображение
размером 640х480 пикселей, при условии, что цвет
каждого пикселя кодируется тремя байтами?

21. Задачи

4. Средняя скорость передачи данных с помощью
модема равна 36 864 бит/с. Сколько секунд
понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста
в 8-битной кодировке КОИ8, если считать, что на каждой
странице в среднем 2 304 символа?

22. Задачи

5. Каково время (в минутах) передачи полного объема
данных по каналу связи, если известно, что передано
150 Мбайт данных, причем первую половину времени
передача шла со скоростью 2 Мбит в секунду, а
остальное время – со скоростью 6 Мбит в секунду?

23. Задачи

6. У Толи есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу,
обеспечивающему скорость получения информации 219 бит в секунду. У Миши нет скоростного
доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Толи по низкоскоростному
телефонному каналу со средней скоростью 214 бит в секунду. Миша договорился с Толей, что тот будет
скачивать для него данные объемом 6 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их
Мише по низкоскоростному каналу. Компьютер Толи может начать ретрансляцию данных не раньше,
чем им будут получены первые 256 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток
времени (в секундах) с момента начала скачивания Толей данных до полного их получения Мишей?

24. Задачи

7. Документ объемом 5 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя
способами:
А) Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать
Б) Передать по каналу связи без использования архиватора.
Какой способ быстрее и насколько, если
– средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 218 бит в секунду,
– объем сжатого архиватором документа равен 80% от исходного,
– время, требуемое на сжатие документа – 35 секунд, на распаковку – 3 секунды?

25. Задачи

В ответе напишите букву А, если способ А быстрее или Б, если
быстрее способ Б. Сразу после буквы напишите количество
секунд, насколько один способ быстрее другого.
Так, например, если способ Б быстрее способа А на 23 секунды,
в ответе нужно написать Б23.

26. Задачи

8. Данные объемом 40 Мбайт передаются из пункта А в пункт Б по каналу
связи, обеспечивающему скорость передачи данных 218 бит в секунду, а затем
из пункта Б в пункт В по каналу связи, обеспечивающему скорость передачи
данных 219 бит в секунду. От начала передачи данных из пункта А до их полного
получения в пункте В прошло 35 минут. Сколько времени в секундах составила
задержка в пункте Б, т.е. время между окончанием приема данных из пункта А
и началом передачи данных в пункт В?

27. Домашнее задание

§ 7, 8 (учебник)