Schéma de transmission d'informations. Channel de transmission d'informations. Taux de transfert d'informations.

Il y a trois types processus d'information: Stockage, transmission, traitement.

Stockage de données:

· Transporteurs d'informations.

· Types de mémoire.

· Entrepôts d'information.

· Les principales propriétés de l'entreposage de l'information.

Les concepts suivants sont associés au stockage des informations: le support d'information (mémoire), la mémoire interne, la mémoire externe, le stockage d'informations.

Le support d'informations est un environnement physique stockant directement des informations. La mémoire humaine peut être appelée rAM. La connaissance accidentelle est reproduite par une personne instantanément. Nous pouvons toujours appeler ma propre mémoire mémoire interneParce que son transporteur est le cerveau - est à l'intérieur de nous.

Tous les autres types de médias peuvent être appelés externes (par rapport à la personne): bois, papyrus, papier, etc. Le stockage des informations est une information certainement organisée sur les supports externes, destiné à un stockage à long terme et à une utilisation continue (par exemple, documents, bibliothèque, fichiers de cartes). L'unité d'information principale du référentiel est un document physique spécifique: le questionnaire, un livre, etc. sous l'organisation du référentiel signifie la présence d'une certaine structure, c'est-à-dire Organisation, classification des documents stockés pour la commodité de travailler avec eux. Les principales propriétés du référentiel d'informations: la quantité d'informations stockées, de fiabilité de stockage, heure d'accès (c'est-à-dire la durée de recherche des informations nécessaires), la disponibilité de la protection de l'information.

Les informations stockées sur des périphériques de mémoire d'ordinateur sont habituelles d'être appelées données. Entrepôts de données organisés sur des appareils mémoire externe L'ordinateur est habituel appelé bases de données et banques de données.

Traitement de l'information:

· Schéma général du processus de traitement de l'information.

· Définition du problème de traitement.

· Performateur de traitement.

· Algorithme de traitement.

· Tâches de traitement d'informations typiques.

Schéma de traitement de l'information:

Informations sur la source - Interprète du traitement - Informations finales.

Dans le processus de traitement des informations, une tâche d'information est résolue, qui peut être fournie précédemment sous la forme traditionnelle: un certain ensemble de données de source est donné, certains résultats sont nécessaires. Le processus de transition des données source au résultat est le processus de traitement. L'objet ou l'entité de traitement s'appelle l'interprète de traitement.

Pour effectuer le traitement de l'information avec succès, l'entrepreneur (personne ou dispositif) doit être connu pour l'algorithme de traitement, c'est-à-dire La séquence d'actions à effectuer pour atteindre le résultat souhaité.

Distinguer deux types de traitement de l'information. Le premier type de traitement: traitement liée à l'obtention de nouvelle information, Nouvelle connaissance des connaissances (solution de problèmes mathématiques, analyse de la situation, etc.). Le deuxième type de traitement: traitement associé à une modification de forme, mais ne changeant pas le contenu (par exemple, la traduction du texte d'une langue à une autre).

Un type important de traitement d'informations est codé - convertir des informations sur un formulaire de caractère, pratique pour le stockage, la transmission, le traitement. Le codage est activement utilisé dans des moyens techniques de travail avec des informations (télégraphe, radio, ordinateurs). Un autre type de traitement de l'information est la structuration des données (établissant une commande spécifique dans le stockage, la classification, le catalogage des données).

Un autre type de traitement de l'information est une recherche dans certains stockages d'informations pour les données nécessaires répondant à certaines conditions de recherche (requête). L'algorithme de recherche dépend de la méthode d'organisation des informations.

Transfert d'informations:

· Informations sur la source et le récepteur.

· Canaux d'information.

· Le rôle des organes de sens dans le processus de perception de l'information par l'homme.

· Structure systèmes techniques La communication.

· Qu'est-ce que la codage et le décodage.

· Le concept de bruit; Techniques de protection du bruit.

· Vitesse de transmission d'informations et bande passante du canal.

Schéma de transfert d'informations:

Source d'information - Channel d'information - Récepteur d'informations.

Les informations sont soumises et transmises sous la forme d'une séquence de signaux, de caractères. À partir de la source au récepteur, le message est transmis par un environnement de matériau. Si la transmission est utilisée dans la transmission, elles sont utilisées, elles sont appelées canaux de transmission d'informations (canaux d'information). Ceux-ci incluent le téléphone, la radio, la télévision. Les sens de l'homme remplissent le rôle de canaux d'information biologique.

Le processus de transfert d'informations sur canaux techniques Communications fonctionne selon le schéma suivant (Shannon):

Le terme "bruit" est appelé type de brouillage différent, déformant le signal transmis et entraînant la perte d'informations. Une telle interférence, tout d'abord, surgir pour des raisons techniques: mauvaise qualité des lignes de communication, non protégées les unes des autres à partir de différents flux d'informations transmis par les mêmes canaux. Se protéger contre le bruit s'appliquer méthodes différentes, par exemple, l'utilisation de différents types de filtres séparant le signal utile du bruit.

Lorsque vous discutez du sujet de la mesure de la vitesse de transmission de l'information, vous pouvez attirer une analogie. L'analogue est le processus de pompage de l'eau à travers des tuyaux d'eau. Ici, le canal de transfert d'eau est des tuyaux. L'intensité (vitesse) de ce processus est caractérisée par la consommation d'eau, c'est-à-dire Le nombre de litres pompé par unité de temps. Dans le processus de transfert d'informations, les canaux sont des liens techniques. Par analogie avec la plomberie, vous pouvez parler du flux d'informations transmis à travers les canaux. Le taux de transmission d'informations est l'information transmise par unité de temps. Par conséquent, l'unité de mesure du flux d'informations: bit / s, octets / s, etc. Channel de transmission de processus d'information

Un autre concept est la bande passante des canaux d'information - peut également être expliquée à l'aide de l'analogie "Plomberie". Augmenter la consommation d'eau par des tuyaux peut être augmentée en augmentant la pression. Mais ce chemin n'est pas infini. Avec trop de pression, le tuyau peut casser. Par conséquent, la consommation limite d'eau, qui peut être appelée le débit de l'alimentation en eau. Une limite similaire de taux de transfert de données et de lignes techniques communication de l'information. Les raisons de cela sont également physiques.

1. Classification et caractéristiques du canal de communication
Relier - Ceci est une combinaison de fonds destinés à transmettre des signaux (messages).
Pour analyser les processus d'information dans le canal de communication, vous pouvez utiliser son circuit généralisé représenté sur la Fig. une.

Ls.

En figue. 1 adopté la notation suivante: X, y, z, w - Signaux, messages ; F.- interférences; Ls.- ligne de communication; AI, P. - informations source et récepteur; P - Convertisseurs (codage, modulation, décodage, démodulation).
Il existe différents types de canaux pouvant être classés sur diverses fonctionnalités:
1. Par type de lignes de communication: câblé; câble; fibre optique;
les lignes électriques; Canaux radio, etc.
2. Par la nature des signaux: continu; discret; Discret-continu (les signaux à l'entrée du système sont distincts et à la sortie sont continus, et inversement).
3. Par l'immunité de bruit: canaux sans interférence; Avec interférence.
Les canaux de communication se caractérisent par:
1. Capacité de canal déterminé comment produire une utilisation du canal T à Les largeurs du spectre de fréquence transmises par le canal F k.et plage dynamique D k. . qui caractérise la capacité du canal à transmettre différents niveaux de signaux

V k \u003d t à f env à d.(1)
Condition de correspondance du signal avec canal:
V C £ v k ; T c £ t k ; F C £ f k ; V C £ v k ; D C £ D K.
2.Taux de transfert d'informations - la quantité moyenne d'informations transmises par unité de temps.
3.
4. Redondance - assure la précision des informations transmises ( R \u003d 0¸1).
L'une des tâches de la théorie des informations est de déterminer la dépendance du taux de transmission d'informations et de la bande passante du canal de communication à partir des paramètres de canal et des caractéristiques des signaux et des interférences.
Le canal de communication est au figuré peut être comparé aux routes. Les routes étroites sont une petite bande passante, mais pas cher. Larges routes - bonne bande passante, mais chère. La bande passante est déterminée par le lieu le plus «étroit».
Le taux de transfert de données dépend en grande partie du support de transmission dans les canaux de communication, qui utilise différents types de lignes de communication.
Câblé:
1. Câblé– tordu para (qui supprime partiellement un rayonnement électromagnétique autres sources). Taux de transmission jusqu'à 1 Mbps. Utilisé dans les réseaux téléphoniques et le transfert de données.
2. Câble coaxial.La vitesse de transmission est de 10-100 Mbps - utilisée dans les réseaux locaux, télévision par câble etc.
3. Fibre optique.Vitesse de transmission 1 GB / s.
Dans les environnements 1-3, l'atténuation de DB dépend linéairement de la distance, c'est-à-dire La puissance tombe sur l'exposant. Par conséquent, après une certaine distance, il est nécessaire de mettre des régénérateurs (amplificateurs).
Radio:
1. Canal radio.Taux de transmission de 100-400 Kbps. Utilise des fréquences radio jusqu'à 1000 MHz. Jusqu'à 30 MHz en raison du reflet de l'ionosphère, il est possible de propager des ondes électromagnétiques au-delà des limites de la visibilité directe. Mais cette gamme est très en augmentation (par exemple, radio amateur). De 30 à 1000 MHz - L'ionosphère est une visibilité transparente et directe est nécessaire. Les antennes sont installées à la hauteur (parfois des régénérateurs sont installés). Utilisé à la radio et à la télévision.
2. Lignes à micro-ondes.Vitesse de transmission jusqu'à 1 Gbit / s. Utiliser des radiofréquences supérieures à 1000 MHz. En même temps, visibilité directe et fortement dirigé antennes paraboliques. La distance entre les régénérateurs est de 10 à 200 km. Utilisé pour la communication téléphonique, la télévision et la transmission de données.
3. Connexion satellite . Des fréquences à micro-ondes sont utilisées et le satellite sert de régénérateur (et de nombreuses stations). Les caractéristiques sont identiques à des lignes à micro-ondes.
2. bande passante du canal de communication discrète
Le canal discret est une combinaison de fonds destinés à la transmission de signaux distincts.
Communication de la largeur de bande de canal - Le plus grand taux de transfert d'informations théoriquement réalisable à condition que l'erreur ne dépasse pas la valeur spécifiée. Taux de transfert d'informations - la quantité moyenne d'informations transmises par unité de temps. Nous définissons les expressions pour calculer la vitesse du transfert d'informations et la bande passante du canal de communication discrète.
Lors de la transmission de chaque symbole en moyenne sur le canal de communication, la quantité d'informations est déterminée par la formule.
I (y, x) \u003d i (x, y) \u003d h (x) - h (x / y) \u003d h (y) - h (y / x), (2)
Où: I (y, x) -informations mutuelles, c'est-à-dire un nombre d'informations contenues dans Y.à propos de X.; H (x) - entropie de la source de messages; H (x / y) - entropie conditionnelle qui détermine la perte d'informations sur un symbole associé à la présence d'interférences et de distorsion.
Lors de l'envoi d'un message X T.durée T, composé de n. Caractères élémentaires, le nombre moyen d'informations transmis, en tenant compte de la symétrie de la quantité d'informations mutuelle, est la suivante:
Je (y t, X t) \u003d h (x t) - h (x t / y t) \u003d h (y t) - h (y t / x t) \u003d n. (4)
Le taux de transfert d'informations dépend des propriétés statistiques de la source, de la méthode de codage et des propriétés du canal.
Capacité de canal de communication discrète
. (5)
Valeur maximale possible, c'est-à-dire Fonctionnel maximum recherche sur l'ensemble des fonctions de distribution de probabilité P (X).
La bande passante dépend de caractéristiques techniques Channel (performance de vitesse, type de modulation, niveau d'interférence et de distorsion, etc.). Les unités de bande passante de la bande de mesure sont :,,,,
2.1 Canal de communication discret sans interférence
Si aucune interférence dans le canal de communication n'est manquante, les signaux d'entrée et de sortie du canal sont sans ambiguïté, dépendance fonctionnelle.
Dans ce cas, l'entropie conditionnelle est nulle et l'entropie inconditionnelle de la source et du récepteur est égale, c'est-à-dire La quantité moyenne d'informations dans le symbole adoptif est relativement transmise égale
I (x, y) \u003d h (x) \u003d h (y); H (x / y) \u003d 0.
Si un X T. - Nombre de caractères pendant le temps T., alors la vitesse de transmission de l'information pour le canal de communication discrète sans interférence est égale à
(6)
Où V \u003d 1 / - le taux de transfert moyen d'un symbole.
Bande passante pour canal de communication discrète sans interférence
(7)
Parce que L'entropie maximale correspond à des symboles de manière peu, la bande passante de la distribution uniforme et de l'indépendance statistique des caractères transmis est égale à:
. (8)
Le théorème du premier canal pour la chaîne: Si le flux d'informations généré par la source est suffisamment proche de la largeur de bande du canal de communication, c'est-à-dire
où - combien coûte une petite valeur,
vous pouvez toujours trouver une telle méthode de codage qui assurera le transfert de tous les messages source, et la vitesse de transfert d'informations sera très proche de la bande passante du canal.
Le théorème ne répond pas à la question de savoir comment encodage.
Exemple 1. La source produit 3 messages avec probabilités:
p 1 \u003d 0,1; p 2 \u003d 0,2 et p 3 \u003d 0,7.
Les messages sont indépendants et transmis par un code binaire uniforme ( m \u003d 2.) Avec la durée des caractères égal à 1 ms. Déterminez la vitesse de transmission de l'information sur le canal de communication sans interférence.
Décision: L'entropie de la source est égale

[morceaux].
Pour transmettre 3 messages avec code uniforme, deux décharges sont nécessaires, tandis que la durée de la combinaison de code est 2T.
Taux de transmission de signal moyen
V \u003d 1/2t. = 500 .
Taux de transfert d'informations
C \u003d VH \u003d 500 × 1,16 \u003d 580 [bit / s].
2.2 Canal de communication discret avec interférences
Nous envisagerons des canaux de communication discrets sans mémoire.
Canal sans mémoire Le canal est appelé, dans lequel chaque symbole de signal transmis, d'interférence affecte, ne dépend pas de quels signaux ont été transmis auparavant. C'est-à-dire que les interférences ne créent pas de connexions corrélatives supplémentaires entre des caractères. Le nom "sans mémoire" signifie que lorsque le canal est régulièrement transmis, il ne se souviendra pas des résultats des engrenages précédents.
S'il y a des interférences, la quantité moyenne d'informations dans le symbole du message adoptif - Y.relativement transmis - X. également:
.
Pour le symbole de message X T. Durée T,État n. Caractères élémentaires Informations moyennes dans le symbole du message adoptif - Y T. relativement transmis - X T. également:
I (y t, x t) \u003d h (x t) - h (x t / y t) \u003d h (y t) - h (y t / x t) \u003d n \u003d 2320 bt / s
La capacité du débit du canal continu avec des interférences est déterminée par la formule

=2322 bits / s.
Nous prouvons que la capacité d'information du canal continu sans mémoire avec du bruit gaussien additif lorsqu'il est restreint à la puissance de pointe, n'est plus une capacité d'information du même canal à la même valeur de la restriction de la puissance moyenne.
Attentes mathématiques pour la distribution uniforme symétrique

Square moyen pour une distribution uniforme symétrique

Dispersion pour la distribution uniforme symétrique

En même temps, pour un processus distribué uniforme.
Signal d'entropie différentielle avec distribution uniforme
.
La différence d'entropie différentielle d'un processus normal et uniformément distribué ne dépend pas de la variance de la dispersion
= 0,3 bits / comptage.
Ainsi, la largeur de bande et la capacité du canal de communication pour le processus avec une distribution normale est supérieure à celle de l'uniforme.
Déterminer la capacité (volume) du canal de communication
V k \u003d t k c k \u003d 10 × 60 × 2322 \u003d 1,3932 Mbps.
Nous définissons la quantité d'informations pouvant être transmises en 10 minutes d'opération de canal
10× 60× 2322\u003d 1,3932 Mbps.
Tâches

1. Les messages compilés de l'alphabet sont transmis au canal de communication. x 1, x 2 et x 3.avec probabilités p (x 1) \u003d 0,2; p (x 2) \u003d 0.3 et p (x 3) \u003d 0.5.
La matrice de la chaîne a la forme:
où .
Calculer:
1. Entropie de la source d'informations H (x) et récepteur H (y).
2. entropie générale et conditionnelle H (y / x).
3. Perte d'informations dans la chaîne lorsqu'elle est transmise à Symboles ( k \u003d 100.).
4. Nombre d'informations reçues lors de la transmission à Symboles.
5. Taux de transmission d'informations, si le temps de transmission d'un symbole T \u003d 0,01 ms.
2. Les caractères alphabet sont transmis via un canal de communication x 1, x 2, x 3.et x 4. avec probabilités. Déterminez la quantité d'informations prises lors de la transmission de 300 caractères, si l'effet de l'interférence est décrit par une matrice de canal:
.
3. Déterminez la perte d'informations dans le canal de communication lorsque vous transmettez des caractères alphabet équilibres, si la matrice de canal a une vue
.
t \u003d 0,001 sec.
4. Considérons la perte d'informations lors de la transmission de 1000 symboles de l'alphabet source x 1, x 2 et x 3. Avec probabilités p \u003d 0,2; p \u003d 0.1 et p () \u003d 0,7Si l'effet des interférences dans le canal est décrit par une matrice de canal:
.
5. Déterminez le nombre d'informations reçues lors du transfert de 600 caractères si les probabilités apparaissent des caractères à la sortie source X. égal: et l'effet des interférences lorsque transmise est décrit par une matrice de canal:
.
6. Les messages constitués de caractères alphabet sont transmis au canal de communication, tandis que les symboles d'alphabet apparaissent sont égaux à:
Le canal de communication est décrit par la matrice de canal suivante:
.
Déterminez la vitesse du transfert d'informations si le temps de transmission d'un symbole m / s..
7. Sur le canal de communication des signaux transmis x 1, x 2 et x 3. Avec probabilités p \u003d 0,2; p \u003d 0.1 et p () \u003d 0.7.L'effet des interférences dans le canal est décrit par une matrice de canaux:
.
Déterminer l'entropie conditionnelle globale et la part de la perte d'informations à signaler x 1(Entropie conditionnelle privée).
8. Les caractères alphabet sont transmis via un canal de communication x 1, x 2, x 3.et x 4. avec probabilités.
Les interférences dans le canal sont définies par une matrice de canal
.
Déterminer la largeur de bande du canal de communication si le temps de transmission d'un symbole t \u003d 0,01 sec.
Déterminez le nombre d'informations reçues lors de la transmission de 500 caractères si les probabilités apparaissent des caractères à l'entrée du récepteur Y. égal :, et l'effet des interférences lorsque transmise est décrit par une matrice de canal:
.

Bande passante de canal de communication continue
(14)
Pour canal de communication discret valeur maximum Le taux de transmission correspond à des symboles alphabet équivalents. Pour un canal de communication continu, lorsque le signal moyen est spécifié, la vitesse maximale est assurée à l'aide d'un signal aléatoire centré normal.
Si le signal est centré ( m x \u003d 0) c'est à dire. Sans composante constante, en même temps, la puissance du repos est zéro ( P 0 \u003d 0). La condition centrée fournit une dispersion maximale à une puissance de signal moyenne donnée.
Si le signal a une distribution normale, l'entropie différentielle a priori de chaque référence est maximale.
Par conséquent, lors du calcul de la bande passante du canal continu, nous croyons qu'un signal continu avec une puissance moyenne limitée est transmis via le canal - P u et interférences additives ( y \u003d x + f) Également avec une puissance moyenne limitée - P n. Tapez le bruit blanc (gaussien).

La diffusion de l'information survient dans le processus de transfert.

Pour transfert d'informationil y a toujours deux objets - informations source et récepteur. Ces rôles peuvent changer, par exemple, pendant le dialogue, chacun des participants agit comme une source, puis comme un destinataire d'informations.

L'information passe de la source au récepteur via le canal de communication dans lequel il doit être associé à certains support matériel.Pour transférer les propriétés de ce support, vous devez modifier au fil du temps. Donc, l'ampoule qui est sur tout le temps, transmet des informations que si une sorte de processus va. Si vous allumez et éteint l'ampoule, vous pouvez transmettre le plus différentes informationsPar exemple, avec l'aide de l'alphabet Morse.

Lors de la conversation des personnes, le transporteur d'informations est des ondes sonores dans l'air. Dans les ordinateurs, les informations sont transmises en utilisant des signaux électriques ou des ondes radio (dans appareils sans fil). Les informations peuvent être transmises à l'aide de la lumière, du faisceau laser, du téléphone ou du système postal, du réseau informatique, etc.

Les informations pénètrent dans le canal de communication sous la forme de signaux que le récepteur peut détecter à l'aide de ses sens (ou de capteurs) et de «comprendre» (décodage).

Signal- Il s'agit d'une modification des propriétés du support, qui est utilisée pour transmettre des informations.

Les exemples de signaux sont une modification de la fréquence et du volume de son, de la lumière de flash, de la variation de tension sur les contacts, etc.

Une personne ne peut prendre de signaux qu'avec l'aide de ses sens. Pour transmettre des informations, par exemple, en utilisant des ondes radio, vous avez besoin appareils auxiliaires: Transmetteur radio transformant le son dans une onde radio et la transformation inverse de la radio. Ils nous permettent d'élargir les possibilités d'une personne.

Avec un signal, il est impossible de transférer beaucoup d'informations. Par conséquent, il est le plus souvent utilisé pas un seul signal, mais une séquence de signaux, c'est-à-dire un message.Il est important de comprendre que le message n'est qu'un "shell" pour le transfert d'informations et l'information est contenumessages. Le récepteur doit "extraire" les informations de la séquence de signaux reçue. Vous pouvez accepter un message, mais n'acceptez pas d'informations, par exemple, ayant entendu parler de la langue inconnue ou de l'interception de cryptage.

Les mêmes informations peuvent être transmises à l'aide de différents messages, par exemple, par la parole orale à l'aide d'une note ou à l'aide d'un sémaphore d'indicateur utilisé sur une flotte. Dans le même temps, le même message peut transporter des informations différentes pour différents récepteurs. Donc, la phrase "à Santiago pleut", transmise en 1973 sur des fréquences radio militaires, des partisans du général A. Pinochet servir de signal au début du coup d'État au Chili.

Ainsi, les informations sont représentées et transmises sous la forme d'une séquence de signaux, de symboles. À partir de la source au récepteur, le message est transmis par un environnement de matériau. Si la transmission est utilisée dans la transmission, elles sont utilisées, elles sont appelées canaux de transmission d'informations (canaux d'information). Ceux-ci incluent le téléphone, la radio, la télévision. Les sens de l'homme remplissent le rôle de canaux d'information biologique.

Le processus de transmission d'informations sur les canaux de communication technique est tenu selon le schéma suivant (Shannon):

La transmission d'informations est possible en utilisant n'importe quel langage de codage de langue, compréhensible à la fois source et récepteur.

Appareil de codage - Un périphérique conçu pour convertir le message source d'informations source vers le formulaire, pratique pour la transmission.

Dispositif de décodage - Dispositif de conversion d'un message codé à l'original.

Exemple. Pour conversation téléphonique: Source de message - homme de parler; Le dispositif de codage est un microphone - convertit les sons des mots (ondes acoustiques) en impulsions électriques; relier - réseau téléphonique (le fil); Le dispositif de décodage est la partie du tube que nous apportons à l'oreille, les signaux électriques sont à nouveau convertis en sons que vous entendez; Le destinataire de l'information est la personne d'écoute.

Le terme "bruit" est appelé type de brouillage différent, déformant le signal transmis et entraînant la perte d'informations. Une telle interférence, tout d'abord, surgir pour des raisons techniques: mauvaise qualité des lignes de communication, non protégées les unes des autres à partir de différents flux d'informations transmis par les mêmes canaux. Pour protéger contre le bruit, différentes méthodes sont utilisées, par exemple, l'utilisation de différents types de filtres séparant le signal utile du bruit. Il existe une science qui développe des moyens de protéger l'information - la cryptologie, largement utilisée en théorie de la communication.

Claude Shannon a développé une théorie de codage spéciale qui donne des méthodes pour combattre le bruit. L'une des idées importantes de cette théorie est que le code transmis sur le lien doit être redondant. En raison de cela, la perte d'une partie de l'information pendant la transmission peut être indemnisée. Cependant, il est impossible de rendre la redondance trop grande. Cela entraînera des retards et une augmentation des prix. En d'autres termes, le contenu du message déformé par des interférences peut être restauré, il devrait être excèsc'est-à-dire que cela doit être des éléments «supplémentaires», sans lequel le sens est toujours restauré. Par exemple, dans le message "VLG VLDT dans la CPCC MR", beaucoup devinent que la phrase "Volga coule dans la mer Caspienne", qui enleva toutes les voyelles. Cet exemple suggère que les langues naturelles contiennent beaucoup d'excédent, leur redondance est estimée à 60-80%.

Lorsque vous discutez du sujet de la mesure de la vitesse de transmission de l'information, vous pouvez attirer une analogie. L'analogue est le processus de pompage de l'eau à travers des tuyaux d'eau. Ici, le canal de transfert d'eau est des tuyaux. L'intensité (vitesse) de ce processus est caractérisée par la consommation d'eau, c'est-à-dire Le nombre de litres pompé par unité de temps. Dans le processus de transfert d'informations, les canaux sont des liens techniques. Par analogie avec la plomberie, vous pouvez parler du flux d'informations transmis à travers les canaux. Le taux de transmission d'informations est l'information transmise par unité de temps. Par conséquent, les unités de mesure de la vitesse du flux d'informations: bits / s, octets / s, etc.

Un autre concept est la bande passante des canaux d'information - peut également être expliquée à l'aide de l'analogie "Plomberie". Augmenter la consommation d'eau par des tuyaux peut être augmentée en augmentant la pression. Mais ce chemin n'est pas infini. Avec trop de pression, le tuyau peut casser. Par conséquent, la consommation limite d'eau, qui peut être appelée le débit de l'alimentation en eau. Une limite similaire du taux de transfert de données a à la fois des lignes de communication techniques de l'information. Les raisons de cela sont également physiques.

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Exercice 1

1. Quel est le processus de transfert d'informations?

Transfert d'information - le processus physique par lequel les informations se déplacent dans l'espace. Informations signées sur le disque et déplacées dans une autre pièce. Ce processus Il est caractérisé par la présence des composants suivants:

2. Schéma de transfert d'informations générales

3. Énumérez les liens connus de vous

Relier (eng. canal, ligne de données) - Système de moyens techniques et d'un environnement de distribution de signal pour l'envoi de messages (non seulement des données) de la source au destinataire (et inversement). Canal de communication, compris dans un sens étroit ( chemin de communication), ne représente que l'environnement de distribution de signal physique, par exemple, ligne physique La communication.

Par type de support de distribution, les canaux de communication sont divisés en:

4. Qu'est-ce que les télécommunications et les télécommunications informatiques?

Télécommunications (Grec Tele - Distance, Loin et Lat. Communicatio - Communication) est le transfert et la réception de toutes les informations (son, image, données, texte) sur une distance de divers systèmes électromagnétiques (canaux de câble et de fibre optique, canaux radio et autres câbles. et communication de canaux sans fil).

Réseau de télécommunication - Il s'agit d'un système de moyens techniques au moyen de télécommunications.

Les réseaux de télécommunication comprennent:
1. Réseaux informatiques (pour la transmission de données)
2. Réseaux téléphoniques (transmission d'informations vocales)
3. Réseau radio (transmission d'informations vocales - Services de diffusion)
4. Réseaux de télévision (transmission vocale et image - Services de diffusion)

Télécommunications informatiques - Télécommunications dont les périphériques terminaux sont des ordinateurs.

Transfert d'informations d'un ordinateur vers un ordinateur est appelée connexion synchrone et via un ordinateur intermédiaire qui vous permet d'accumuler des messages et de les transmettre à des ordinateurs personnels en tant que demandes utilisateur, asynchrones.

Les télécommunications informatiques commencent à être introduites dans l'éducation. À l'école supérieure, ils sont utilisés pour coordonner la recherche scientifique, l'échange opérationnel d'informations entre les participants au projet, la formation, les consultations. Dans le système scolaire - pour améliorer l'efficacité des activités indépendantes des étudiants liés à divers types d'œuvres créatives, y compris des activités de formation, sur la base de l'utilisation large des méthodes de recherche, d'un accès gratuit aux bases de données, d'échanger des informations avec des partenaires à la fois au sein du pays et de l'étranger .

5. Quelle est la bande passante du canal de transmission d'informations?
Bande passante - Caractéristiques métriques montrant le rapport du nombre maximal d'unités soumises (informations, objets, volume) par unité de temps via le canal, le système, le nœud.
En informatique, la bande passante est généralement appliquée au canal de communication et est déterminée. nombre maximum Transféré / reçu des informations par unité de temps.
La capacité de soufflage est l'un des facteurs les plus importants du point de vue. Il est estimé par la quantité de données que le réseau dans la limite peut transmettre par unité de temps d'un périphérique qui y est connecté à un autre.

La vitesse de transmission de l'information dépend en grande partie de la vitesse de sa création (performance source), de méthodes de codage et de décodage. Le taux de transfert d'informations le plus élevé possible est appelé sa bande passante. La bande passante de canal, par définition, est la vitesse de transmission de l'information lors de l'utilisation du "meilleur" (optimal) de ce canal source, du codeur et du décodeur, il caractérise donc uniquement le canal.

La transmission d'informations provient de la source au destinataire (récepteur) d'informations. La sourceles informations peuvent être n'importe quoi: n'importe quel objet ou phénomène de nature vivante ou inanimée. Le processus de transmission d'informations produit dans un environnement de matériau, une source de séparation et un destinataire d'informations appelées canal transfert d'information. Les informations sont transmises via le canal sous la forme d'une certaine séquence de signaux, de caractères, de signes appelés un message. Destinataire L'information est un objet acceptant un message, ce qui entraîne certains changements de son état. Tout ce qui précède est montré schématiquement sur la photo.

Transfert d'information

Une personne reçoit des informations de tout ce qui l'entoure, à travers les sens: audition, vision, odeur, tangage, goût. Le plus grand volume d'informations est une personne qui traverse une audience et une vision. Les messages sonores sont perçus sur les signaux acoustiques auditifs dans un milieu solide (le plus souvent dans l'air). Vision perçoit signaux lumineuxtransportant l'image des objets.

Aucun message n'est informatif pour une personne. Par exemple, un message sur une langue incompréhensible Bien qu'il soit transmis à une personne, mais ne contienne pas d'informations pour cela et ne peut pas entraîner des modifications adéquates de son état.

Le canal d'information peut avoir une nature naturelle (air atmosphérique à travers lequel les ondes sonores sont transférées, lumière du soleilréfléchi à partir des objets observés), ou être créé artificiellement. Dans ce dernier cas, nous parlons de moyens de communication techniques.

Informations techniques Systèmes de transmission

Le premier moyen technique de transfert d'informations à la distance était le télégraphe, inventé en 1837 par les Américains Samuel Morse. En 1876, American A. Belle invente le téléphone. Basé sur l'ouverture du physicien allemand par Heinrich Herz of Waves électromagnétiques (1886), A. Popov en Russie en 1895 et presque simultanément avec lui en 1896 G.Makoni en Italie, la radio a été inventée. La télévision et Internet sont apparus au XXe siècle.

Tous répertoriés méthodes techniques La communication d'informations est basée sur la transmission à la distance d'un signal physique (électrique ou électromagnétique) et obéissez à certaines lois générales. L'étude de ces lois est engagée théorie de la communicationUn émergé dans les années 1920. Appareil mathématique de la théorie de la communication - théorie de la communication mathématique, développé le scientifique américain Claude Shannon.

Claude Eldwood Shannon (1916-2001), USA

Claude Shannon a proposé un modèle du processus d'information d'information sur les canaux de communication technique, représentés par le régime.

Système de transmission d'informations techniques

Sous codage ici, il est conscient de toute conversion d'informations provenant de la source, sous une forme adaptée à son transfert dans le canal de communication. Décodage - conversion de séquence de signal inversée.

Le travail d'un tel système peut être expliqué sur un processus de conversation familier par téléphone. La source d'information est une personne qui parle. Le dispositif de codage est un microphone de tube téléphonique, avec lequel des ondes sonores (parole) sont converties en signaux électriques. Le canal de communication est le réseau téléphonique (fils, commutateurs de nœuds téléphoniques à travers lesquels le signal passe). Le dispositif de décodage est le combiné (casque) de la personne d'écoute - le destinataire des informations. Ici, le signal électrique étendu se transforme en son.

Moderne systèmes informatiques Transmission d'informations - Réseaux informatiques, travaux sur le même principe. Il y a un processus de codage qui convertit le code informatique binaire dans signal physique du type qui est transmis via le canal de communication. Le décodage consiste à convertir le signal transmis au code de l'ordinateur. Par exemple, lorsqu'il est utilisé lignes téléphoniques dans réseaux informatiques Les fonctions de codage de décodage effectuent le périphérique appelé le modem.

Taux de transfert de bande de bande de canal et de transfert d'informations

Les développeurs de systèmes de transmission d'informations techniques doivent résoudre deux tâches interdépendantes: comment assurer la meilleure vitesse de transfert d'informations et la manière de réduire la perte d'informations lors de la transmission. Claude Shannon était le premier scientifique après la solution de ces tâches et créé une nouvelle science pour cette période - théorie de l'information.

K.Shennon a identifié une méthode de mesure du nombre d'informations transmises via des canaux de communication. Ils ont été introduits concept bande passante du canal, Comme la vitesse maximale possible du transfert d'informations. Cette vitesse est mesurée en bits par seconde (ainsi que des kilobits par seconde, mégabits par seconde).

La bande passante du canal de communication dépend de sa mise en œuvre technique. Par exemple, les moyens de communication suivants sont utilisés dans les réseaux informatiques:

Lignes téléphoniques

Connexion de câble électrique

Connexion de câble à fibres optiques

Communication radio

Bande passante des lignes téléphoniques - des dizaines, des centaines de kbps; Bande passante lignes de fibre optique Et les lignes radio sont mesurées avec des dizaines et des centaines de Mbps.

Protection contre le bruit

Le terme "bruit" est appelé type de brouillage différent, déformant le signal transmis et entraînant la perte d'informations. De telles interférences surviennent principalement pour des raisons techniques: une mauvaise qualité des lignes de communication, non protégées de divers flux d'informations transmises par les mêmes canaux. Parfois, discuter au téléphone, nous entendons le bruit, crépirons, empêchant la compréhension de l'interlocuteur ou sur notre conversation, une conversation est une conversation d'autres personnes.

La présence de bruit entraîne la perte d'informations transmises. Dans de tels cas, la protection du bruit est nécessaire.

Tout d'abord, des méthodes techniques pour la protection des canaux de communication des effets du bruit sont appliquées. Par exemple, en utilisant un câble blindé au lieu de fil "nu"; Appliquer un autre type de filtres séparant le signal utile du bruit, etc.

Claude Shannon a été développé théorie du codage, donnant des méthodes pour combattre le bruit. L'une des idées importantes de cette théorie est que le code transmis sur le lien doit être excessif. En raison de cela, la perte d'une partie de l'information pendant la transmission peut être indemnisée. Par exemple, si vous avez mal audible lorsque vous parlez au téléphone, répétez chaque mot deux fois, vous avez plus de chances que l'interlocuteur vous comprenne correctement.

Cependant, il est impossible de rendre la redondance trop grande. Cela entraînera des retards et une appréciation de la communication. La théorie de codage vous permet d'obtenir un tel code qui sera optimal. Dans ce cas, la redondance des informations transmises sera le minimum possible et la précision des informations reçues est maximale.

DANS systèmes modernes connexion numérique Pour lutter contre la perte d'informations pendant la transmission, la réception suivante est souvent utilisée. Tout poste est divisé en portions - paquets. Pour chaque paquet calculé résumé (La somme des chiffres binaires), qui est transmis avec ce paquet. Sur le site de la réception, la somme de contrôle du package accepté est rénovée et, s'il ne coïncide pas avec le montant initial, le transfert ce paquet Répété. Cela se produira donc jusqu'à ce que la somme de contrôle initiale et finie corresponde.

Envisager le transfert d'informations dans les propagilitants et cours de base L'informatique, tout d'abord, devrait discuter de ce sujet de la position d'une personne en tant que destinataire de l'information. La capacité de recevoir des informations du monde autour la condition la plus importante existence humaine. Les organes de sentiments humains sont les canaux d'information du corps humain, communiquant une personne avec un environnement externe. Selon cette fonctionnalité, les informations sont divisées en un goût visuel, son, olfactif, tactile, goût. La justification du fait que le goût, l'odeur et le contact sont portés par une personne des informations sont les suivants: nous nous souvenons des odeurs d'objets familiers, du goût de la nourriture familière, au toucher que nous apprenons des articles familiers. Et le contenu de notre mémoire est enregistré des informations.

Devrait être dit aux disciples que dans le monde des animaux rôle d'information Le sentiment d'organes diffère de l'homme. Une fonction d'information importante pour les animaux effectue une odeur. Le sens aigu des chiens de service est utilisé par les agences de la force publique pour trouver des criminels, une détection de médicaments, etc. La perception visuelle et sonore des animaux diffère de l'homme. Par exemple, il est connu que les chauves-souris entendent une échographie et les chats voient dans le noir (du point de vue d'une personne).

Dans le cadre de cette rubrique, les étudiants devraient pouvoir fournir des exemples spécifiques de processus de transfert d'informations, afin de déterminer la source, le récepteur d'informations utilisé pour ces exemples, le récepteur d'informations utilisé.

Lors de l'étude de l'informatique au lycée, il est nécessaire d'introduire des étudiants les principales dispositions de la théorie technique de la communication: codage des concepts, décodage, taux de transfert d'informations, bande passante de canal, bruit, protection du bruit. Ces problèmes peuvent être pris en compte dans le sujet " Moyens techniques réseaux informatiques. "

Transfert d'informations sur le canal avec un retour crucial

thèse

1.2.1 Méthodes de transfert d'informations sur les canaux de communication

Transmission d'informations avec répétition (accumulation). Une telle méthode de transfert est utilisée pour augmenter la fiabilité en l'absence d'un canal inversé, bien que non restrictions principales pour son utilisation et en présence de rétroaction. Parfois, cette méthode est classée comme des messages recevant une accumulation. L'essence de la méthode consiste à transférer le même message plusieurs fois, en vous rappelant les messages reçus, les comparant aux messages d'élément et de compilation, y compris les éléments sélectionnés par "pour la majorité". Supposons que la même combinaison de code 1010101 soit transférée trois fois. Dans les trois engrenages, il a été influencé par des interférences et a été déformée:

Le récepteur compare trois symboles acceptés et étouffe ces symboles (en dessous de la ligne), dont le nombre dans cette décharge prévaut.

Il existe une autre méthode permettant de transmettre des informations avec une accumulation, dans laquelle il n'y a pas de comparaison visuelle et la comparaison de la combinaison totale dans son ensemble. Cette méthode est facilitée implémentée, mais fournit les pires résultats.

Ainsi, l'immunité élevée de la méthode de transmission d'informations avec la répétition (accumulation) est basée sur le fait que le signal et les interférences dans le canal ne dépendent pas l'un de l'autre et changent selon différentes lois (le signal est périodique et L'interférence est aléatoire), de sorte que la combinaison répétitive de chaque transmission, comme la règle sera déformée de différentes manières. En conséquence, à l'accumulation de réception, c'est-à-dire la résumé du signal augmente proportionnellement au nombre de répétitions, tandis que la quantité de brouillage augmente d'une autre loi. Si nous supposons que les interférences et le signal sont indépendants, les carrés moyens sont résumés et les sommes carrées moyennes augmentent proportionnellement à la première. Par conséquent, avec N répétition, le rapport signal à bruit augmente dans N fois, et cela se produit sans augmenter de puissance de signal. Toutefois, cela est réalisé en compliquant l'équipement et en augmentant le temps de transmission ou la bande de fréquence si le signal est transmis à plusieurs fréquences en même temps. De plus, avec des erreurs dépendantes et des paquets d'erreurs, l'immunité de bruit du système est réduite.

Transférer des informations avec des commentaires. Le caractère silencieux de la transmission sans retour (PBC) est assuré par les méthodes suivantes: codage sans bruit, transmission avec répétition, transmission simultanée sur plusieurs canaux parallèles. Dans PBS, il est généralement utilisé pour corriger la correction d'erreur, associée à une redondance élevée et à la complication des équipements. Le transfert avec rétroaction (PR) élimine largement ces inconvénients, car il permet d'appliquer moins de codes d'obstacles avec, en règle générale, moins de redondance. En particulier, vous pouvez utiliser des codes avec la détection d'erreur. L'avantage du canal inverse est également la possibilité de contrôler les performances d'une information de réception d'objets.

Le concept de la chaîne directe est administré sous le personnel, c'est-à-dire Le canal de l'émetteur au récepteur, par exemple, est transmis au signal de commande à partir du point de commande (PU) à l'élément contrôlé (KP). Le canal inverse en même temps sera le transfert de messages du KP sur le PU sur l'adoption du signal de commande, et sur le canal inverse peut être transmis comme un message que le signal est reçu à l'entrée KP (dans Ce cas seul le passage du signal sur le canal de communication) et les informations sont contrôlées. Sur l'exécution complète de l'équipe. Les commentaires sont possibles, donnant des informations sur passage en phase Signal du chemin de réception.

Considérer espèces distinctes Commentaires Transmissions.

Transmission avec commentaires d'information (iOS). Si le message est transmis en tant que code non rentable, alors dans le dispositif de codage ce code Il peut être transformé en immunité de bruit. Cependant, étant donné que cela n'est généralement pas besoin que l'encodeur est un registre pour convertir un code parallèle simple en une séquentielle. Dans le même temps, avec transmission au canal avant, le message est rappelé dans le lecteur sur l'émetteur (Fig. 1.1a). Sur le paragraphe contrôlé, le message reçu est décodé et se souvient également du lecteur. Cependant, le destinataire n'est pas immédiatement transmis immédiatement: il s'agit d'abord du canal inversé au point de contrôle. Dans le schéma de comparaison, le PU est livré avec un message reçu avec transmis. Si les messages correspondent, le signal "Confirmation" est généré et que les messages suivants sont transmis (parfois avant d'envoyer le message suivant au CP, le signal "Confirmation" est envoyé en premier que le message précédent a été pris correctement et vous pouvez transférer des informations. au destinataire du lecteur). Si les messages sont perdus, ce qui indique une erreur, le signal "effacement" est formé. Ce signal verrouille la clé pour arrêter la transmission du message suivant et est envoyé au CP pour détruire le message enregistré dans le lecteur. Après cela, le message enregistré dans l'accumulateur est ré-transféré au PU.

Fig.1.1a. Méthode de transfert d'informations de iOS.

Dans les systèmes avec IP, le rôle de premier plan appartient à la partie émetteur, car il détermine la présence d'une erreur, le récepteur n'informe que l'émetteur sur quel message ils ont reçu. Il existe différentes options de transmission avec iOS. Donc, il existe des systèmes IP, dans lesquels la transmission de signaux se produit en continu et ne s'arrête que lorsqu'une erreur est détectée: l'émetteur envoie le signal "effacement" et répète la transmission. Systèmes avec IOS, dans lequel toutes les informations transmises à KP sont transmises sur le canal inverse, sont appelées systèmes avec rétroaction relais. Dans certains systèmes, toutes les informations ne sont pas transmises avec la propriété intellectuelle, mais seules des informations caractéristiques à ce sujet (reçus). Par exemple, le canal direct est des informations transmises et sur le canal inverse - les caractères de contrôle qui seront comparés sur l'émetteur avec des caractères de contrôle préenregistrés. Il y a une variante dans laquelle, après avoir vérifié le message reçu par le canal inverse et la détection d'erreur, l'émetteur peut le répéter (dupliquer le message) ou envoyer informations Complémentairesnécessaire pour la correction (informations correctives). Le nombre de répétitions peut être limité ou illimité.

Le canal inverse est utilisé pour déterminer si la transmission d'informations est requise. Dans les systèmes IP, une augmentation de la fiabilité de la transmission est obtenue par la répétition des informations uniquement s'il existe une erreur, alors que dans les systèmes sans retour d'information (lorsqu'il est transmis avec une accumulation), la répétition est effectuée indépendamment de la distorsion du message. Par conséquent, dans les systèmes avec IOS, la redondance des informations est nettement inférieure à celle des systèmes avec PBC: il est minime en l'absence de distorsion et augmente avec des erreurs. Dans les systèmes avec IOS, la qualité du canal inverse ne devrait pas être pire que la qualité de Direct afin d'éviter toute distorsion pouvant augmenter le nombre de répétitions.

Transmission avec des commentaires décisives (grandis). Le message passé de l'émetteur de l'émetteur est prélevé sur le récepteur (Fig. 1B), dans lequel on se souvient et est vérifié dans le dispositif de décodage (décodeur). S'il n'y a pas d'erreur, le message est reçu du lecteur au destinataire des informations et un signal est envoyé via le canal inverse sur l'émetteur pour continuer la transmission ultérieure (signal de continuation). Si l'erreur est détectée, le décodeur affiche un signal qui réaisse les informations dans l'accumulateur. Le destinataire ne reçoit pas de message et à travers le canal inverse sur l'émetteur, le signal est introduit à l'émetteur ou à la répétition (signal de répétition ou aspect). Sur l'émetteur, le signal de répétition (parfois appelé signal décisif) est mis en surbrillance par le récepteur de signaux décisifs et le dispositif de commutation désactive l'entrée du codeur de la source des informations et la connecte au lecteur, ce qui vous permet de Répétez le message transmis. La répétition d'un message peut se produire plusieurs fois à sa bonne réception.

Fig. 1. Méthode de transfert d'informations de ROS.

Lorsqu'il est transmis avec grandir, une erreur est déterminée par le récepteur. Pour cela, le message transmis doit être codé par le code d'obstacle, ce qui permet au récepteur d'allouer la combinaison autorisée (message) d'être non résolue. Cela signifie que le transfert de ROS est effectué avec une redondance. L'exactitude de la transmission dans les systèmes de Grews est déterminée par la sélection du code et la protection des signaux décisifs de la répétition et de la continuation. Ce dernier ne représente aucune difficulté particulière, car ces signaux portent une unité d'information binaire et peuvent être transmis suffisamment de code résistant au bruit.

Les systèmes avec des zones rurales ou des aspects sont divisés en systèmes ayant une attente d'un signal décisif et d'un système avec une transmission d'informations continue.

Dans les systèmes avec attente, le transfert d'une nouvelle combinaison de code ou la répétition de transmise ne se produit qu'après réception de l'émetteur du signal de la requête.

Dans les systèmes de transmission continus, il existe une transmission continue d'informations sans attendre un signal de demande. Le taux de transfert est supérieur à celui des systèmes d'attente. Cependant, après avoir détecté une erreur sur le canal inverse, un signal de surveillance est envoyé et un nouveau nouveau message sera déjà transféré sur l'émetteur de ce dernier. Par conséquent, les systèmes de transmission continus doivent être compliqués par la serrure du récepteur approprié de sorte qu'elle n'accepte pas les informations après détectée de l'erreur.

Pour comparer l'efficacité du système sans retour d'information, dans laquelle le code de Hamming s'applique avec la correction d'une erreur et que le système a augmenté en utilisant le code simple, le concept de coefficient d'efficacité est introduit. Ce coefficient prend en compte la réduction de la probabilité de réception erronée et du coût de la réalisation de la protection des erreurs (dans le cas de l'application de ces codes), une réduction relative du taux de transmission et de la redondance du circuit associée à l'utilisation de différents codes. La comparaison finale a montré que, contrairement au système sans retour d'information à l'aide d'un code complexe, le système avec RU donne des gains de 5.1 fois. L'efficacité élevée des systèmes ayant augmenté a fourni leur répandu.

Une analyse comparative de la précision de la transmission des systèmes avec iOS et ROS, a montré que:

1) Les systèmes avec iOS et Ros fournissent la même fiabilité de la transmission avec les mêmes dépenses totales de l'énergie du signal en canaux directs et inverse, à condition que ces canaux soient symétriques et ont le même niveau d'interférence;

2) Les systèmes avec iOS fournissent une fiabilité plus élevée de la transmission que les systèmes de croissance avec des interférences relativement faibles dans le canal inverse, par opposition à la directive. En l'absence d'interférence dans le canal inverse du système avec iOS, fournissez une transmission sans erreur de messages sur le canal principal;

3) Avec une forte interférence dans le canal inverse, les systèmes avec des grandes augmentations sont plus élevés;

4) En cas de packs d'erreurs dans les canaux directs et inverse, une précision plus élevée fournit des systèmes avec iOS.

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