Как осуществляется процесс передачи информации. Пропускная способность канала и скорость передачи информации. Семиотика - наука о информации

Развитие человечества никогда не происходило равномерно, были периоды застоя и технологических прорывов. Точно так же развивалась и история средств Интересные факты и открытия данной сферы в исторической последовательности представлены в этой статье. Невероятно, но то, без чего современное общество не представляет сегодня своего существования, человечество в начале ХХ века считало невозможным и фантастическим, а зачастую и абсурдным.

На заре развития

Начиная с самых древних времен и до нашей эры человечество активно использовало звук и свет как основные средства передачи информации, история их использования насчитывает тысячелетия. Помимо разнообразных звуков, с помощью которых наши древние предки предупреждали соплеменников об опасности или созывали их на охоту, свет также стал возможностью предавать важные сообщения на большие расстояния. Для этого использовали сигнальные костры, факелы, горящие копья, стрелы и другие приспособления. Вокруг селений сооружали сторожевые посты с сигнальным огнем, чтобы опасность не застала людей врасплох. Разнообразие информации, которую необходимо было передать, привело к использованию своего рода кодов и вспомогательных технических звуковых элементов, таких, как барабаны, свистки, гонги, рога животных и другие.

Использование кодов в море как прообраз телеграфа

Особое развитие кодировка получила при перемещении по воде. Когда человек впервые вышел в море, появились первые маяки. Древние греки при помощи определенных комбинаций из факелов передавали сообщения по буквам. Также в море применились различные по форме и цвету сигнальные флаги. Таким образом, появилось такое понятие, как семафор, когда с помощью особых положений флажков или фонарей можно было передавать разные сообщения. Это были первые попытки телеграфирования. Позднее появились ракеты. Несмотря на то что история развития средств передачи информации не стоит на месте, и от первобытных времен произошла невероятная эволюция, эти средства связи во многих странах и сферах жизни до сих пор не потеряли своего значения.

Первые способы хранения информации

Однако человечество волновали не только средства передачи информации. История ее хранения также восходит еще к началу времен. Примером этому служат наскальные рисунки в различных древних пещерах, ведь именно благодаря им можно судить о некоторых аспектах жизни людей в давние времена. Способы запоминания, записи и хранения информации развивались, и на смену рисункам в пещерах пришла клинопись, следом - иероглифы, и наконец письменность. Можно сказать, что с этого момента начинается история создания средств передачи информации в глобальном масштабе.

Изобретение письменности стало первой информационной революцией в истории человечества, ведь появилась возможность накапливать, распространять и передавать знания следующим поколениям. Письменность дала мощный толчок культурному и экономическому развитию тех цивилизаций, которые освоили ее раньше других. В XVI веке было изобретено книгопечатание, что стало новой волной информационной революции. Появилась возможность хранить информацию в больших объемах, и она стала доступнее, вследствие чего понятие «грамотность» стало более массовым. Это очень важный момент в истории общечеловеческой цивилизации, потому как книги становились достоянием не только одной страны, но и целого мира.

Почтовое сообщение

Почта как средство связи начала использоваться еще до изобретения письменности. Посланцы изначально передавали устные сообщения. Однако с появлением возможности написать сообщение этот вид связи стал еще более востребованным. Гонцы изначально были пешие, позднее - конные. В развитых древних цивилизациях была хорошо налаженная почтовая связь по принципу эстафеты. Первые почтовые службы возникли в Древнем Египте и Месопотамии. В основном они использовались в военных целях. Египетская почтовая система была одной из первых и высокоразвитых, именно египтяне впервые начали использовать почтовых голубей. В дальнейшем почта стала распространяться в другие цивилизации.

Общая характеристика процесса сбора, передачи, обработки и накопления информации.

1. Сбор и регистрация информации - это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем - аппаратно. Например, пользователь может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив расписание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, - в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Сбор и регистрация информации организуется различными способами:

§ Механизированный (например: ввод данных с клавиатуры);

§ Автоматизированный (ввод информации с использованием специальных устройств (например: с помощью сканера можно осуществить ввод любой текстовой и графической информации и даже рукописного текста; с помощью звуковой карты компьютер записывает звуки музыки и голоса);

§ Автоматический способ организации сбора и регистрации информации предусматривает сбор данных непосредственно с датчиков и передачу их в ЭВМ без участия человека.

Передача, информации необходима для того или иного ее распространения. Общая схема передачи такова: источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации

Передача информации может производиться как до обработки, так и после неё, т.к. исходные данные обрабатываются обычно не в местах их возникновения, а результаты обработки используются различными органами управления, которые находятся по месту обработки информации.

Передача осуществляется с помощью транспортных средств и по каналам связи.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Для передачи информации с помощью технических средств используются кодирующее устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи, и декодирующее устройство, необходимое для преобразования кодированного сообщения в исходное.

При передаче информации необходимо учитывать тот факт, что информация при этом может теряться или искажаться, т.е. присутствуют помехи. Для нейтрализации помех при передаче информации зачастую используют помехоустойчивый избыточный код, который позволяет восстановить исходную информацию даже в случае некоторого искажения.

Передача информации между компьютерами осуществляется с помощью локальных и глобальных сетей. Передача через локальную сеть позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем. Глобальная сеть предоставляет огромные возможности передачи информации: электронная почта, телеконференции, информационная служба WWW, чаты и т.д..

3. Арифметическая и логическая обработка информации .

Обработка информации - это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи. Арифметическая и логическая обработка информации может выполняться человеком в «рукопашную» с использованием различных технических устройств, например, калькулятора или с помощью компьютера с использованием различных программ, учитывающих особенности решаемых задач.

По стадии обработки информация может быть :

Первичная информация - это информация, которая возникает непосредственно в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии.

Вторичная информация - это информация, которая получается в результате обработки первичной информации и может быть промежуточной и результатной.

Промежуточная информация используется в качестве исходных данных для последующих расчетов.

Результатная информация получается в процессе обработки первичной и промежуточной информации и используется для выработки управленческих решений.

4. Хранение информации - это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки. Хранение информации организуется как в памяти компьютера, так и на технических носителях (различных дисках), на бумажных носителях.

5. Преобразование информации в вид, удобный для её анализа.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде, Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Лк. 17.

Техника и технологии офисов услуг СКСиТ

Классификация средств оргтехники

Оргтехника - это технические средства, используемые для механизации и автоматизации управленческих и инженерно-технических работ. В широком смысле к оргтехнике можно отнести любое приспособление (прибор, устройство, инструмент), которое используется в офисе фирмы, начиная от ручек и карандашей и заканчивая компьютерами и сложной электронной оргтехникой.

Функционирование современного туристского предприятия непосредственно базируется на применении информационных технологий обработки информации и средствах оргтехники.

По назначению их можно разбить на следующие группы: средства коммуникации и связи; средства оргтехники; копировально-множительные средства; средства сбора, хранения и обработки документов, к которым прежде всего относятся компьютеры и вычислительные сети; сканеры; средства отображения информации; аппараты для уничтожения документов.

Способы передачи информации (средства коммуникации)

На современном этапе развития средства коммуникации и связи играют важную роль для обеспечения эффективного управления туристским бизнесом. Любая задержка информации может повлечь за собой очень серьезные негативные последствия как в финансовом отношении, так и в потере имиджа фирмы, что в конечном итоге может привести к краху любой организации. Это непосредственно относится и к предприятиям индустрии туризма и гостеприимства.

Передача информации может осуществляться вручную либо механически при помощи автоматизированных систем по различным каналам связи.

Первый способ передачи информации и до настоящего времени имеет широкое распространение. При этом информация передается либо при помощи курьера, либо по почте. К достоинствам этого способа можно отнести полную достоверность и конфиденциальность передаваемой информации, контроль за ее получением (при почтовой рассылке в пунктах регистрации прохождения), минимальные издержки, не требующие никаких капитальных затрат. Главными недостатками такого подхода являются невысокая скорость передачи информации и неоперативность в получении ответов.

Второй способ значительно увеличивает скорость передачи информации, повышает оперативность принятия решений, но при этом увеличиваются капитальные и текущие издержки. При грамотной организации производственного процесса на предприятии этот способ передачи информации в конечном итоге существенно повышает экономическую эффективность функционирования предприятия индустрии туризма и гостеприимства.

Для передачи информации необходимы: источник информации, потребитель информации, приемо-передающие устройства, между которыми могут существовать каналы связи.

Признак классификации	Характеристики каналов связи
Физическая природа пере- даваемого сигнала	Механические, акустические, оптические и электрические. В свою очередь, оптические и электрические каналы связи могут быть проводными (электрические провода, кабели, световоды) и беспроводными, использующие электромагнитные волны, распространяющиеся в эфире (радио- каналы, инфракрасные каналы и т. д.)
Способ передачи информации	Симплексные передают информацию в одном направлении. Дуплексные передают информацию одновременно и в прямом, и обратном направлении. Полудуплексные осуществляют поперемен- ную передачу информации либо в прямом, либо в обратном направлении.
Форма представления передаваемой информации	Аналоговые представляют информацию в непрерывной форме в виде непрерывного сигнала какой-либо физической природы. Цифровые представляют информацию в цифровой (прерывной - дискретной, импульсной) форме сигналов какой-либо физической природы.
Время существования	Коммутируемые - временные, создаются только на время передачи информации. По окончании передачи информации и разъединении уничтожаются. Некоммутируемые - создаются на длительное время с определенными постоянными характеристиками. Их еще называют выде- ленными.
Скорость передачи информации	Низкоскоростные (50-200 бит/с) 1 используются в телеграфных каналах связи. Среднескоростные (от 300-9600 бит/с) используются в телефонных (аналоговых) каналах связи. Новые стандарты могут использовать скорость от 14 - 56 кбит/с. Для передачи информации по низкоскоростным и среднескоростным каналам используются проводные линии связи (группы параллельных или скрученных проводов витая пара)2. Высокоскоростные (свыше 56 кбит/с) называют широкополосными. Для передачи информации используются специальные кабели: экранированные (Shielded Twisted Pair - STP)3 и неэкранированные (Unshi-elded Twisted Pair - UTP)4 с витыми парами из медных проводов; коаксиальные (Coaxial Cable - СС)5, оптоволоконные (Fiber Optic Cable - FOC)6, радиоканалы7

Для предприятий туриндустрии телефонная связь является самым распространенным и широко применяемым видом связи. Она используется не только для оперативного административного управления предприятиями, но и для ведения финансово-хозяйственной деятельности. Например, по телефону можно забронировать номер в гостинице, получить информацию об интересующем туриста маршруте или турпакете.

В зависимости от способа использования телефонную связь можно разделить на два вида:

общего пользования (городская, междугородная, международная);

офисную (внутренняя) связь, используемую в пределах одной организации.

Основными компонентами телефонной связи являются телефонная сеть и абонентские терминалы. Телефонная сеть состоит из автоматических телефонных станций (АТС), соединенных между собой каналами связи. Каждая АТС коммутирует, как правило, до 10 тыс. абонентов. Абонентские терминалы подключают к сети по абонентской линии. Как правило, это пара медных проводов. Каждая абонентская линия имеет свой персональный номер.

На рынке средств связи существует множество различных офисных АТС - от самых маленьких, которые устанавливаются в небольших офисах и даже в квартирах, до больших станций, которые используются на крупных предприятиях и в гостиницах. Основными достоинствами офисных АТС является то, что они, во-первых, осуществляют автоматическое подключение внутренних абонентов и, во-вторых, телефонная связь внутри фирмы осуществляется практически бесплатно. Кроме этого они выполняют множество полезных вспомогательных функций, к которым относятся:

организация телеконференций;

постановка абонента на ожидание при занятом канале и периодическое напоминание об этом;

автоматическая переадресация на другой телефон, а в «ночном режиме» на телефон дежурного;

составление списка абонентов для вызова в определенное время;

режим «не беспокоить»;

возможность временного запрета выхода на внешнюю линию для некоторых телефонов;

заказ времени для звонка-будильника;

включение громкоговорящей связи и т. п.

Компьютерной телефонией называется технология, в которой компьютер играет главную роль как в управлении телефонным соединением, так и в осуществлении приема и передачи телефонных звонков.

Использование компьютерной телефонии намного ускоряет процесс управления на предприятии, повышая его эффективность и качество при общем снижении совокупных затрат. Особенно это относится к предприятиям туриндустрии, для которых телефон является одним из необходимых инструментов функционирования. Современные компьютерные технологии позволяют значительно снизить затраты на междугородные, а тем более международные переговоры, без которых не обходится ни одно предприятие турбизнеса. Связь с партнерами осуществляется по компьютерным сетям, в частности по сети Интернет. Такая связь называется IP-телефония.

IP-телефония - это современная компьютерная технология передачи голосовых и факсимильных сообщений с использованием Интернета. Данная технология начинает бурно развиваться на российском рынке связи. Она позволяет осуществлять междугородную и международную голосовую связь, используя обычный телефонный аппарат или компьютер, подключенный к Интернету. Для туристских компаний, имеющих свою корпоративную сеть, IP-телефония позволяет значительно снизить издержки, связанные с телефонными переговорами.

Особыми видами телефонной связи являются: радиотелефонная связь и видеотелефонная связь.

Под радиотелефонной связью понимают беспроводные системы телефонной связи, которые не требуют проведения сложных инженерных работ по прокладке дорогостоящих телекоммуникаций и поддержке их в рабочем состоянии.

На современном этапе развития техники и технологии радиотелефонная связь становится альтернативой использования проводной телефонии и значительно повышает оперативность в принятии управленческих решений и общую эффективность функционирования предприятий туриндустрии.

Беспроводная система телефонной связи по сравнению с обычной проводной обладает следующими достоинствами:

меньшие капитальные затраты на ее создание;

возможность создания независимо от рельефа местности, природных условий и наличия соответствующей инфраструктуры;

меньший срок окупаемости системы;

меньшая трудоемкость работ по организации системы и на порядок более быстрыми темпами ввода в эксплуатацию;

обеспечивание надежной и оперативной связи с мобильными пользователями;

более широкие возможности по управлению системой и по защите информации.

Среди радиотелефонных систем можно выделить такие их разновидности, как: системы сотовой радиотелефонной связи; системы транкинговой радиотелефонной связи; телефоны с радиотрубкой; телефонные радиоудлинители; системы персональной спутниковой радиосвязи.

Появление сотовой связи было связано с необходимостью создания широкой сети подвижной радиотелефонной связи в условиях достаточно жесткого ограничения на доступные полосы частот. Впервые идея сотовой связи была предложена в декабре 1971 г. компанией Bell System в США. Однако ее появлению предшествовал большой временной период, в течение которого осваивались различные частотные диапазоны, совершенствовались различные технологии и техника связи.

В настоящий момент сотовая связь используется более чем в 140 странах мира на всех континентах земного шара. Россия тоже вошла в число стран, использующих сотовую связь. В России сотовая связь начала внедряться с 1990 г., ас 1991 г. началось ее коммерческое использование.

Транкинговая связь - наиболее оперативный вид двухсторонней мобильной связи. Она является наиболее эффективной для координации мобильных групп абонентов.

Транкинговые системы связи, как правило, используются корпоративными организациями или группой пользователей, объединившихся по организационному признаку или просто «по интересам». Передача информации (трафик) осуществляется, как правило, только внутри транкинговой системы, и выход абонентов во внешние телефонные сети хотя и предусмотрен, но используется в исключительных случаях.

Система транкинговой связи (от англ. trunk - ствол) состоит из базовой станции и абонентских радиостанций - транковые радиотелефоны с телескопическими антеннами. Иногда используют несколько станций с ретрансляторами. Базовая станция соединяется с телефонной линией и ретранслятором большого радиуса действия (50 -100 км). Абонентские радиостанции - транковые радиотелефоны могут быть трех видов:

носимые - масса таких станций бывает порядка 300 - 500 г при радиусе действия 20 - 35 км;

возимые - масса около килограмма и радиусом действия 35 - 70 км;

стационарные - масса более килограмма и радиус действия 50-120 км.

Транковые радиотелефоны могут осуществлять связь как через базовую станцию, находясь в зоне ее действия, так и непосредственно напрямую связываться друг с другом, находясь как в зоне действия базовой станции, так и вне зоны. Этим определяются основное достоинство и принципиальное отличие транкинговой системы от сотовой системы связи.

Телефоны с радиотрубкой отличаются от обычных телефонных аппаратов только тем, что связь между трубкой и базой осуществляется не по проводу, а по радиолинии. Для этого и в трубке, и в телефонном аппарате установлены маломощные приемо-передающие радиоустройства. Такое техническое решение значительно повышает комфортность использования телефона как на работе, так и в домашних условиях. Дальность действия зависит как от модели телефона, так и от окружения, в котором им пользуются. Она может быть от нескольких метров до нескольких километров. Некоторые технические решения позволяют осуществлять связь между радиотрубкой и базой, а при отсутствующей радиотрубке принимать входящие звонки через громкоговорящие обратимые динамики, встроенные в базу.

Персональная спутниковая радиосвязь основана на применении системы спутниковой телекоммуникации - комплексов космических ретрансляторов и абонентских радиотерминалов. Данная технология позволяет обеспечить персональную радиосвязь с абонентом, находящимся в любой точке планеты.

Пейджинговые системы связи являются одной из разновидностей персональной радиосвязи. Основным недостатком данной системы является то, что она позволяет осуществлять только одностороннюю связь, что значительно снижает надежность данной связи и отрицательно влияет на ее оперативность. Но поскольку стоимость данной связи является невысокой, то в настоящее время она очень распространена и широко используется для передачи информации.

Пейджинговая система состоит из терминала, на который поступает вся входящая информация и миниатюрного УКВ приемника (пейджера), который находится у абонента. Терминал состоит из приемо-передающего устройства, контроллера, ретранслятора, пульта управления и антенны. Каждый абонент имеет свой персональный телефонный номер.

Видеосвязь является одной из самых прогрессивных и перспективных связей, которая в настоящий момент начинает проникать и на российский рынок связи. Основным достоинством видеосвязи считается возможность видеть своего собеседника на экране. В процессе обсуждения различных вопросов по видеосвязи можно использовать изображение необходимых рисунков и схем, демонстрировать различные изделия. При этом можно видеть реакцию собеседника, его глаза, что при ведении деловых бесед весьма актуально.

Видеосвязь является синонимом термина видеоконференция или мультимедиасвязь. Видеоконференция не просто видеотелефон на персональном компьютере, а компьютерная технология, которая позволяет людям видеть и слышать друг друга, обмениваться данными и совместно их обрабатывать в интерактивном режиме.

Видеоконференции классифицируются по числу связей, поддерживаемых одновременно с каждым ПК. Например, настольные (точка-с-точкой) видеоконференции предназначены для организации связи между двумя, групповые (многоточечные) видеоконференции предполагают общение одной группы пользователей с другой группой, а студийные (точка-со-многими) предназначены для передачи видеоизображений из одной точки во многие (выступление перед аудиторией слушателей). Естественно, при организации различных видов видеосвязи предъявляются и различные требования к линиям связи.

Факс - это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название факс произошло от слова «факсимиле» (лат../ас simile - сделай подобное), означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати. Модем, который может передавать и получать данные, как факс, называется факс-модемом. Передача изображений по телефонным каналам называется факсимильной службой. Для обеспечения факсимильной передачи необходим факсовый аппарат или компьютер, снабженный факс-модемом.

В процессе факсимильной передачи в точке возникновения (источнике информации) осуществляются ее считывание, кодирование и отправка, а на принимающем устройстве - прием, декодирование (расшифровка) и вывод информации.

Считывание информации происходит полинейно. При этом обеспечивается достаточно качественная пересылка машинописного текста или черно-белого изображения невысокой четкости.

Похожая информация.

Схема передачи информации. Канал передачи информации. Скорость передачи информации.

Существуют три вида информационных процессов: хранение, передача, обработка.

Хранение информации:

· Носители информации.

· Виды памяти.

· Хранилища информации.

· Основные свойства хранилищ информации.

С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Память человека можно назвать оперативной памятью. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.

Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку): дерево, папирус, бумага и т.д. Хранилище информации - это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования (например, архивы документов, библиотеки, картотеки). Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга и др. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т.е. упорядоченность, классификация хранимых документов для удобства работы с ними. Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т.е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.

Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных.

Обработка информации:

· Общая схема процесса обработки информации.

· Постановка задачи обработки.

· Исполнитель обработки.

· Алгоритм обработки.

· Типовые задачи обработки информации.

Схема обработки информации:

Исходная информация – исполнитель обработки – итоговая информация.

В процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных, требуется получить некоторые результаты. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, называют исполнителем обработки.

Для успешного выполнения обработки информации исполнителю (человеку или устройству) должен быть известен алгоритм обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата.

Различают два типа обработки информации. Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.). Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания (например, перевод текста с одного языка на другой).

Важным видом обработки информации является кодирование – преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры). Другой вид обработки информации – структурирование данных (внесение определенного порядка в хранилище информации, классификация, каталогизация данных).

Ещё один вид обработки информации – поиск в некотором хранилище информации нужных данных, удовлетворяющих определенным условиям поиска (запросу). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации.

Передача информации:

· Источник и приемник информации.

· Информационные каналы.

· Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

· Структура технических систем связи.

· Что такое кодирование и декодирование.

· Понятие шума; приемы защиты от шума.

· Скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Схема передачи информации:

Источник информации – информационный канал – приемник информации.

Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог – процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др. информационный процесс передача канал

Еще одно понятие – пропускная способность информационных каналов – тоже может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому также носят физический характер.

1. Классификация и характеристики канала связи
Канал связи – это совокупность средств, предназначенных для передачи сигналов (сообщений).
Для анализа информационных процессов в канале связи можно использовать его обобщенную схему, приведенную на рис. 1.

ИИ

ЛС

ПИ

На рис. 1 приняты следующие обозначения: X, Y, Z, W – сигналы, сообщения; f – помеха; ЛС – линия связи;ИИ, ПИ – источник и приемник информации; П – преобразователи (кодирование, модуляция, декодирование, демодуляция).
Существуют различные типы каналов, которые можно классифицировать по различным признакам:
1. По типу линий связи: проводные; кабельные; оптико-волоконные;
линии электропередачи; радиоканалы и т.д.
2. По характеру сигналов: непрерывные; дискретные; дискретно-непрерывные (сигналы на входе системы дискретные, а на выходе непрерывные, и наоборот).
3. По помехозащищенности: каналы без помех; с помехами.
Каналы связи характеризуются:
1. Емкость канала определяется как произведениевремени использования канала T к, ширины спектра частот, пропускаемых каналом F к и динамического диапазона D к . , который характеризует способность канала передавать различные уровни сигналов

V к = T к F к D к. (1)
Условие согласования сигнала с каналом:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k .
2.Скорость передачи информации – среднее количество информации, передаваемое в единицу времени.
3.
4. Избыточность – обеспечивает достоверность передаваемой информации (R = 0¸1).
Одной из задач теории информации является определение зависимости скорости передачи информации и пропускной способности канала связи от параметров канала и характеристик сигналов и помех.
Канал связи образно можно сравнивать с дорогами. Узкие дороги – малая пропускная способность, но дешево. Широкие дороги – хорошая пропускная способность, но дорого. Пропускная способность определяется самым «узким» местом.
Скорость передачи данных в значительной мере зависит от передающей среды в каналах связи, в качестве которых используются различные типы линий связи.
Проводные:
1. Проводные – витая пара (что частично подавляет электромагнитное излучение других источников). Скорость передачи до 1 Мбит/с. Используется в телефонных сетях и для передачи данных.
2. Коаксиальный кабель. Скорость передачи 10–100 Мбит/с – используется в локальных сетях, кабельном телевидении и т.д.
3. Оптико-волоконная. Скорость передачи 1 Гбит/с.
В средах 1–3 затухание в дБ линейно зависит от расстояния, т.е. мощность падает по экспоненте. Поэтому через определенное расстояние необходимо ставить регенераторы (усилители).
Радиолинии:
1. Радиоканал. Скорость передачи 100–400 Кбит/с. Использует радиочастоты до 1000 МГц. До 30 МГц за счет отражения от ионосферы возможно распространение электромагнитных волн за пределы прямой видимости. Но этот диапазон сильно зашумлен (например, любительской радиосвязью). От 30 до 1000 МГц – ионосфера прозрачна и необходима прямая видимость. Антенны устанавливаются на высоте (иногда устанавливаются регенераторы). Используются в радио и телевидении.
2. Микроволновые линии. Скорости передачи до 1 Гбит/с. Используют радиочастоты выше 1000 МГц. При этом необходима прямая видимость и остронаправленные параболические антенны. Расстояние между регенераторами 10–200 км. Используются для телефонной связи, телевидения и передачи данных.
3. Спутниковая связь . Используются микроволновые частоты, а спутник служит регенератором (причем для многих станций). Характеристики те же, что у микроволновых линий.
2. Пропускная способность дискретного канала связи
Дискретный канал представляет собой совокупность средств, предназначенных для передачи дискретных сигналов .
Пропускная способность канала связи – наибольшая теоретически достижимая скорость передачи информации при условии, что погрешность не превосходит заданной величины.Скорость передачи информации – среднее количество информации, передаваемое в единицу времени. Определим выражения для расчета скорости передачи информации и пропускной способности дискретного канала связи.
При передаче каждого символа в среднем по каналу связи проходит количество информации, определяемое по формуле
I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X) , (2)
где: I (Y, X) – взаимная информация, т.е.количество информации, содержащееся в Y относительно X ; H(X) – энтропия источника сообщений; H (X/Y) – условная энтропия, определяющая потерю информации на один символ, связанную с наличием помех и искажений.
При передаче сообщения X T длительности T, состоящего из n элементарных символов, среднее количество передаваемой информации с учетом симметрии взаимного количества информации равно:
I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)
Скорость передачи информации зависит от статистических свойств источника, метода кодирования и свойств канала.
Пропускная способность дискретного канала связи
. (5)
Максимально-возможное значение, т.е. максимум функционала ищется на всем множестве функций распределения вероятности p(x) .
Пропускная способность зависит от технических характеристик канала (быстродействия аппаратуры, вида модуляции, уровня помех и искажений и т.д.). Единицами измерения пропускной способности канала являются: , , , .
2.1 Дискретный канал связи без помех
Если помехи в канале связи отсутствуют, то входные и выходные сигналы канала связаны однозначной, функциональной зависимостью.
При этом условная энтропия равна нулю, а безусловные энтропии источника и приемника равны, т.е. среднее количество информации в принятом символе относительно переданного равно
I (X, Y) = H(X) = H(Y); H (X/Y) = 0.
Если Х Т – количество символов за время T , то скорость передачи информации для дискретного канала связи без помех равна
(6)
где V = 1/ – средняя скорость передачи одного символа.
Пропускная способность для дискретного канала связи без помех
(7)
Т.к. максимальная энтропия соответствует для равновероятных символов, то пропускная способность для равномерного распределения и статистической независимости передаваемых символов равна:
. (8)
Первая теорема Шеннона для канала:Если поток информации, вырабатываемый источником, достаточно близок к пропускной способности канала связи, т.е.
, где - сколь угодно малая величина,
то всегда можно найти такой способ кодирования, который обеспечит передачу всех сообщений источника, причем скорость передачи информации будет весьма близкой к пропускной способности канала.
Теорема не отвечает на вопрос, каким образом осуществлять кодирование.
Пример 1. Источник вырабатывает 3 сообщения с вероятностями:
p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 и p 3 = 0,7.
Сообщения независимы и передаются равномерным двоичным кодом (m = 2 ) с длительностью символов, равной 1 мс. Определить скорость передачи информации по каналу связи без помех.
Решение: Энтропия источника равна

[бит/с].
Для передачи 3 сообщений равномерным кодом необходимо два разряда, при этом длительность кодовой комбинации равна 2t.
Средняя скорость передачи сигнала
V =1/2 t = 500 .
Скорость передачи информации
C = vH = 500×1,16 = 580 [бит/с].
2.2 Дискретный канал связи с помехами
Мы будем рассматривать дискретные каналы связи без памяти.
Каналом без памяти называется канал, в котором на каждый передаваемый символ сигнала, помехи воздействуют, не зависимо от того, какие сигналы передавались ранее. То есть помехи не создают дополнительные коррелятивные связи между символами. Название «без памяти» означает, что при очередной передаче канал как бы не помнит результатов предыдущих передач.
При наличии помехи среднее количество информации в принятом символе сообщении – Y , относительно переданного – X равно:
.
Для символа сообщения X T длительности T, состоящегоиз n элементарных символов среднее количество информации в принятом символе сообщении – Y T относительно переданного – X T равно:
I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n = 2320 бит/с
Пропускная способность непрерывного канала с помехами определяется по формуле

=2322 бит/с.
Докажем, что информационная емкость непрерывного канала без памяти с аддитивным гауссовым шумом при ограничении на пиковую мощность не больше информационной емкости такого же канала при той же величине ограничения на среднюю мощность.
Математическое ожидание для симметричного равномерного распределения

Средний квадрат для симметричного равномерного распределения

Дисперсия для симметричного равномерного распределения

При этом, для равномерно-распределенного процесса .
Дифференциальная энтропия сигнала с равномерным распределением
.
Разность дифференциальных энтропий нормального и равномерно распределенного процесса не зависит от величины дисперсии
= 0,3 бит/отсч.
Таким образом, пропускная способность и емкость канала связи для процесса с нормальным распределением выше, чем для равномерного.
Определим емкость (объем) канала связи
V k = T k C k = 10×60×2322 = 1,3932 Мбит.
Определим количество информации, которое может быть передано за 10 минут работы канала
10× 60× 2322=1,3932 Мбит.
Задачи

1. В канал связи передаются сообщения, составленные из алфавита x 1, x 2 и x 3 с вероятностями p(x 1)=0,2;p(x 2) =0,3 и p(x 3)=0,5 .
Канальная матрица имеет вид:
при этом .
Вычислить:
1. Энтропию источника информации H(X) и приемника H(Y) .
2. Общую и условную энтропию H (Y/X).
3. Потери информации в канале при передаче к символов (к = 100 ).
4. Количество принятой информации при передаче к символов.
5. Скорость передачи информации, если время передачи одного символа t = 0,01 мс .
2. По каналу связи передаются символы алфавита x 1 , x 2 , x 3 и x 4 с вероятностями . Определить количество информации принятой при передаче 300 символов, если влияние помех описывается канальной матрицей:
.
3. Определить потери информации в канале связи при передаче равновероятных символов алфавита, если канальная матрица имеет вид, при этом вероятности появления символов алфавита равны: .
Определить пропускную способность канала связи, если время передачи одного символа t = 0,01 сек.
Определить количество принятой информации при передаче 500 символов, если вероятности появления символов на входе приемника Y равны: , а влияние помех при передаче описывается канальной матрицей:
.

Пропускная способность непрерывного канала связи
(14)
Для дискретного канала связи максимальное значение скорости передачи соответствует равновероятным символам алфавита. Для непрерывного канала связи, когда заданной является средняя мощность сигнала, максимальная скорость обеспечивается при использовании нормальных центрированных случайных сигнала.
Если сигнал центрированный (m x = 0 ) т.е. без постоянной составляющей при этом мощность покоя равна нулю (P 0 = 0 ). Условие центрированности обеспечивает максимум дисперсии при заданной средней мощности сигнала
Если сигнал имеет нормальное распределение, то априорная дифференциальная энтропия каждого отсчета максимальна.
Поэтому при расчете пропускной способности непрерывного канала считаем, что по каналу передается непрерывный сигнал с ограниченной средней мощностью – P c и аддитивная помеха (y = x+f ) также с ограниченной средней мощностью – P n типа белого (гауссова) шума.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11

Очень скоро поиск информации в будущем времени станет доступным через Интернет. К существующим опциям поиска "Час назад", "24 часа назад" могут добавиться опции "Час вперед", "24 часа вперед" и даже "Год вперед".

Комментарии пользователей:

Написал: Гость ,
2012-01-17 в 11:46

Интересно, а каким образом Вы хотите отделить фотон от электромагнитого поля?))))
Хотя бы теоретически поделитесь

Написал: Karen ,
2015-05-21 в 22:16

ПЕредача информации из будущего в прошлое, давно есть и все работает, если это интересует Вас, можете познакомиться с теорией на сайте забив в любой поисковик Теория Вагана. просто данная теория очень не выгодна ученным, по этому и мало кто обращает внимание на это

Другие новости раздела:

На официальном сайте американского космического агентства появилась информация о том, что на орбиту запущен аппарат для исследования Солнца, который называется SDO (Solar Dynamics Observatory). SDO был выведен на орбиту ракетой-носителем Atlas V. Сначала запланировали старт ракеты на 10 февраля, но поскольку на мысе Канаверал, ..

Российские полярники на станции "Северный полюс-39" /СП-39/ в Арктике запустили автономный буй Mass Balance Buoy по определению ледовой массы и атмосферных параметров. Об этом корр. ИТАР-ТАСС сообщил сегодня руководитель высокоширотной арктической экспедиции Владимир Соколов из Арктического и Антарктического..

Японские специалисты предлагают превратить в огромную солнечную электростанцию пояс в районе лунного экватора шириной 400 км и длинной 11 тысяч км. Проект называется «Лунное кольцо». Ученые полагают, что наиболее выгодный вариант — произвести 4,4 триллиона квадратных метров солнечных батарей..

Разработано новое приложение, которое дает возможность в реальном времени следить за проектами, которые на стадии выполнения или только планируются, в космическом ведомстве Америки. Название этому странному приложению - Eyes on the Solar System. Установка достаточно проста и открывает огромный..

Вирус Эбола способен много месяцев сохраняться в сперме пациентов, излечившихся от этого смертельно опасного заболевания. Более того, эта инфекция иногда может передаваться половым путем. Об этом свидетельствуют результаты пилотных медицинских исследований «синдрома пост-Эбола», опубликованные..

При наблюдении за солнечным затмением 20 марта можно использовать не только специальные астрономические фильтры, но и подручные средства. Об этом радиостанции «Говорит Москва» рассказал астроном Дмитрий Кононов. Ученый подчеркнул, что для наблюдения необходимы сильные фильтры, поскольку смотреть на солнце невооруженным..

Впервые в истории астрономы создано полное описание черной дыры, материя в которой настолько плотна, что даже свет не может преодолеть ее чудовищную гравитационную силу. Беспрецедентно точные измерения позволили реконструировать историю этого объекта, начиная с момента его рождения..

Эксперимент на Большом адронном коллайдере в понедельник был остановлен из-за неполадок в системе охлаждения сверхпроводящих магнитов. Показания, свидетельствующие об отсутствии пучка, появились на странице CERN, где выводится информация о состоянии ускорителя (ее скриншот дан на иллюстрации к этой новости). Сбой возник в точке..

НАСА опубликовало изображения фаз вращения Плутона и его спутника Харона. На снимках показано, как меняется облик небесных тел за один полный «плутонианский день». Информация представлена на сайте проекта New Horizons.При приближении к Плутону камеры автоматической межпланетной станции New Horizons запечатлели вращение..