Transfert d'informations par les canaux de communication. Principales caractéristiques des canaux de communication. Lignes de communication et canaux de transmission de données

Aujourd'hui, l'information se répand si vite qu'il n'y a pas toujours assez de temps pour la comprendre. La plupart des gens pensent rarement à comment et par quels moyens elle est transmise, et encore plus ils n'imaginent pas un schéma de transmission de l'information.

Concepts de base

Le transfert d'informations est considéré comme le processus physique de déplacement de données (signes et symboles) dans l'espace. Du point de vue de la transmission des données, il s'agit d'un événement planifié à l'avance, techniquement équipé pour le mouvement des unités d'information pour régler le temps de la soi-disant source au récepteur au moyen d'un canal d'information, ou d'un canal de transmission de données.

Un canal de transmission de données est un ensemble de moyens ou un support de diffusion de données. En d'autres termes, c'est la partie du schéma de transmission de l'information qui assure le mouvement de l'information de la source au destinataire, et sous certaines conditions, et vice versa.

Il existe de nombreuses classifications des canaux de transmission de données. Si nous mettons en évidence les principaux, nous pouvons alors énumérer les suivants : canaux radio, optiques, acoustiques ou sans fil, filaires.

Canaux techniques de transmission de l'information

Directement à canaux techniques les transmissions de données comprennent les canaux radio, les canaux à fibre optique et le câble. Le câble peut être coaxial ou à paire torsadée. Le premier est un câble électrique avec un fil de cuivre à l'intérieur, et le second est paires torsadées fils de cuivre, isolés par paires, dans une gaine diélectrique. Ces câbles sont assez flexibles et faciles à utiliser. La fibre optique est constituée de brins de fibre optique qui transportent signaux lumineux par la réflexion.

Les principales caractéristiques sont le débit et l'immunité au bruit. Le débit est généralement compris comme la quantité d'informations qui peut être transmise sur le canal dans un certain temps. Et l'immunité au bruit est le paramètre de résistance du canal aux interférences externes (bruit).

Comprendre le transfert de données

Si vous ne spécifiez pas le domaine d'application, le schéma général de transmission d'informations semble simple, il comprend trois composants: "source", "récepteur" et "canal de transmission".

Le schéma de Shannon

Claude Shannon, mathématicien et ingénieur américain, était à la pointe de la théorie de l'information. Ils ont proposé un schéma de transmission d'informations par des canaux de communication techniques.

Ce schéma n'est pas difficile à comprendre. Surtout si vous imaginez ses éléments sous la forme d'objets et de phénomènes familiers. Par exemple, la source d'information est une personne au téléphone. Le combiné sera un encodeur qui convertit la parole ou les ondes sonores en signaux électriques. Le canal de transmission de données dans ce cas est les nœuds de communication, en général, l'ensemble réseau téléphonique menant d'un téléphone à un autre. Le combiné de l'abonné agit comme un dispositif de décodage. Il reconvertit le signal électrique en son, c'est-à-dire en parole.

Dans ce schéma du processus de transfert d'informations, les données sont représentées sous la forme d'un signal électrique continu. Cette connexion est appelée analogique.

Notion de codage

Le codage est considéré comme la transformation des informations envoyées par une source en une forme adaptée à la transmission sur le canal de communication utilisé. L'exemple le plus clair de codage est le code Morse. Dans celui-ci, les informations sont converties en une séquence de points et de tirets, c'est-à-dire courts et signaux longs... Le destinataire doit décoder cette séquence.

DANS technologies modernes la communication numérique est utilisée. Dans celui-ci, les informations sont converties (codées) en données binaires, c'est-à-dire 0 et 1. Il existe même un alphabet binaire. Cette relation est dite discrète.

Interférence dans les canaux d'information

Il y a aussi du bruit dans le schéma de transmission de données. Le concept de "bruit" dans ce cas signifie une interférence, à cause de laquelle il y a une distorsion du signal et, par conséquent, sa perte. Il y a plusieurs raisons à l'interférence. Par exemple, les canaux d'information peuvent être mal protégés les uns des autres. Pour éviter les interférences, divers moyens techniques protections, filtres, blindages, etc.

K. Shannon a développé et proposé d'utiliser la théorie du codage pour lutter contre le bruit. L'idée est que puisque le bruit se produit lorsque des informations sont perdues, les données transmises doivent être redondantes, mais en même temps, pas tant que de réduire le taux de transmission.

DANS chaînes numériques les informations de communication sont divisées en parties - paquets, pour chacun desquels une somme de contrôle est calculée. Ce montant est envoyé avec chaque paquet. Le destinataire de l'information recalcule ce montant et n'accepte le paquet que s'il correspond à celui d'origine. Sinon, le colis est renvoyé. Et ainsi de suite jusqu'à ce que les sommes de contrôle envoyées et reçues correspondent.

Canal de communication appelé une collection moyens techniques et un support physique capable de transmettre les signaux envoyés, qui permet le transfert de messages de la source d'information au destinataire.

Les canaux sont généralement divisés en continu et discret.

Dans le cas le plus général, tout canal discret comprend un canal continu en tant que composant. Si l'influence des facteurs perturbateurs sur la transmission des messages dans le canal peut être négligée, alors un tel canal idéalisé est appelé canal sans interférence ... Dans un tel canal, chaque message d'entrée était associé de manière unique à un message de sortie spécifique et vice versa. Si l'influence des interférences dans le canal ne peut être négligée, alors lors de l'analyse des caractéristiques des messages transmis sur un tel canal, modèles caractérisant le fonctionnement du canal en présence d'interférences.

Sous modèle de canal la description mathématique du canal est comprise, ce qui permet de calculer ou d'évaluer ses caractéristiques, sur la base desquelles des méthodes de construction de systèmes de communication sont étudiées sans mener de recherche expérimentale.

Le canal dans lequel les probabilités d'identifier le premier signal avec le second et le second avec le premier sont les mêmes est appelé symétrique .

Le canal, dont l'alphabet des signaux à l'entrée diffère de l'alphabet des signaux à sa sortie, est appelé canal avec effacement.

Le canal de transmission du message de la source au récepteur, complété par un canal de retour, sert à augmenter la fiabilité de la transmission est appelé canal avec rétroaction.

Un canal de communication est considéré comme donné si les données sur le message à son entrée sont connues, ainsi que les restrictions imposées aux messages d'entrée par les caractéristiques physiques des canaux.

Pour caractériser les canaux de communication, deux concepts de débit de transmission sont utilisés :

1 – vitesse de transmission technique, qui se caractérise par le nombre de signaux élémentaires transmis sur le canal de communication par unité de temps, il dépend des propriétés des lignes de communication et de la vitesse de l'équipement du canal :

2 – vitesse des informations, qui est déterminé par la quantité moyenne d'informations transmises sur le canal de communication par unité de temps :

Bande passante du canal est appelée la vitesse maximale de transmission de l'information sur ce canal, obtenue avec les méthodes de transmission et de réception les plus parfaites.

Conférence numéro 8

Coordination des caractéristiques physiques du canal de communication et du signal

Chaque canal de communication spécifique a des paramètres physiques qui déterminent la capacité de transmettre certains signaux via ce canal. Quels que soient le type et le but spécifiques, chaque canal peut être caractérisé par trois paramètres principaux :

Т К - temps d'accès au canal [s] ;

F K - largeur de bande du canal [Hz] ;

Н К - excès admissible du signal par rapport au bruit dans le canal.

Sur la base de ces caractéristiques, une caractéristique intégrale est utilisée - volume du canal.

Considérez les cas suivants :

mais)

Pour évaluer la possibilité de transmettre un signal donné sur un canal spécifique, il est nécessaire de corréler les caractéristiques du canal avec les caractéristiques correspondantes du signal :

T C - durée du signal [s] ;

F C - bande de fréquence (largeur du spectre) du signal [Hz];

H C - le niveau d'excès du signal par rapport à l'interférence.

On peut alors introduire le concept volume du signal .

Contrôler

Communication, communications, électronique et appareils numériques

Un canal de communication est un système de moyens techniques et un support de propagation de signal pour transmettre des messages (pas seulement des données) d'une source à un récepteur (et vice versa). Un canal de communication, entendu au sens étroit (chemin de communication), ne représente que le support physique pour la propagation de signaux, par exemple, ligne physique la communication.

Question n°3 « Canaux de communication. Classification des canaux de communication. Paramètres du canal de communication. Condition de transmission du signal sur un canal de communication ".

Relier

Relier - un système de moyens techniques et un support de propagation du signal pour transmettre des messages (pas seulement des données) d'une source à un récepteur (et vice versa). Le canal de communication, entendu au sens étroit ( voie de communication ), ne représente que le support physique de propagation du signal, par exemple, une ligne de communication physique.

Le canal de communication est conçu pour transmettre des signaux entre des appareils distants. Les signaux transportent des informations destinées à être présentées à l'utilisateur (personne) ou à être utilisées programmes d'application ORDINATEUR.

Le canal de communication comprend les composants suivants :

1. dispositif de transmission;
2. dispositif de réception ;
3. support de transmission de nature physique diverse (Fig. 1).

Le signal porteur d'informations généré par l'émetteur, après avoir traversé le support de transmission, entre à l'entrée du dispositif de réception. De plus, des informations sont extraites du signal et transmises au consommateur. La nature physique du signal est choisie de sorte qu'il puisse se propager à travers le support de transmission avec une atténuation et une distorsion minimales. Le signal est nécessaire en tant que porteur d'informations, il ne porte pas lui-même d'informations.

Fig. 1. Canal de communication (option numéro 1)

Fig. 2 Canal de communication (option n° 2)

Ceux. ce (canal) est un dispositif technique (technologie + environnement).

Classification

Il y aura exactement trois types de classifications. Choisissez le goût et la couleur :

Classement n°1 :

Il existe de nombreux types de canaux de communication, parmi lesquels les plus communément distinguéscanaux câblés la communication ( antenne, câble, guide de lumière etc) et canaux de communication radio (troposphérique, satelliteet etc.). De tels canaux, à leur tour, sont généralement qualifiés sur la base des caractéristiques des signaux d'entrée et de sortie, ainsi que sur le changement des caractéristiques des signaux, en fonction de phénomènes se produisant dans le canal comme l'évanouissement et l'atténuation des signaux.

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

• filaire;
• acoustique;
• optique;
• infrarouge;
• chaînes radio.

Les canaux de communication sont également classés en :

• continu (à l'entrée et à la sortie du canal - signaux continus),
• TOR ou numérique (signaux TOR en entrée et sortie de la voie),
• continu-discret (signaux continus à l'entrée de la voie et signaux discrets à la sortie),
• discret-continu (signaux discrets à l'entrée de la voie et signaux continus à la sortie).

Les chaînes peuvent être comme linéaire et non linéaire, le temps et spatio-temporelle.

Classification possible des canaux de communication par gamme de fréquence.

Les systèmes de transmission d'informations sont monocanal et multicanal ... Le type de système est déterminé par le canal de communication. Si le système de communication est construit sur le même type de canaux de communication, alors son nom est déterminé par le nom typique des canaux. Sinon, la spécification des caractéristiques de classification est utilisée.

Classement n°2 (plus détaillé):

1. Classement par gamme de fréquence

• Kilomètre (LW) 1-10 km, 30-300 kHz ;
• Hectométrique (SV) 100-1000 m, 300-3000 kHz;
• Décamètre (HF) 10-100 m, 3-30 MHz ;
• Mètre (MV) 1-10 m, 30-300 MHz ;
• Décimètre (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz ;
• Centimètre (CMB) 1-10 cm, 3-30 GHz ;
• Millimètre (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz ;
• Décimètre (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.
  1. Par sens des lignes de communication
     • dirigé ( différents conducteurs sont utilisés):
• coaxial,
• paires torsadées à base de conducteurs en cuivre,
• fibre optique.
  • non directionnel (liaisons radio) ;
• ligne de mire;
• troposphérique;
• ionosphérique
• espace;
• relais radio (retransmission sur décimètre et ondes radio plus courtes).
  1. 
     Par type de messages transmis :
• télégraphe;
• Téléphone;
• transmission de données;
• facsimilé.
  1. Par type de signaux :
• analogique;
• numérique;
• impulsion.
  1. Par le type de modulation (manipulation)
     • Dans les systèmes de communication analogiques:
• avec modulation d'amplitude ;
• avec modulation à bande latérale unique;
• avec modulation de fréquence.
• DANS systèmes numériques Connexions:
• avec modulation par décalage d'amplitude ;
• avec modulation par déplacement de fréquence ;
• avec déphasage;
• avec déphasage relatif ;
• avec la modulation par décalage de tonalité (les éléments simples manipulent la forme d'onde de la sous-porteuse (tonalité), après quoi la modulation est effectuée à une fréquence plus élevée).
  1. Par la valeur de la base du signal radio
• large bande (B >> 1);
• bande étroite (B "1).

7. Par le nombre de messages transmis simultanément

• monocanal;
• multicanal (fréquence, temps, division de code des canaux);
  

8. Dans le sens de la messagerie

• unilatéral;
• bilatéral.
  9. Par ordre d'échange de messages
• communication simplex- la communication radio bidirectionnelle, dans laquelle l'émission et la réception de chaque station radio s'effectuent à tour de rôle ;
• communication en duplex- l'émission et la réception s'effectuent simultanément (le plus efficace) ;
• communication semi-duplex- fait référence au simplex, qui prévoit un passage automatique de l'émission à la réception et la possibilité de redemander au correspondant.

10. Par les méthodes de protection des informations transmises

• communication ouverte;
• communication privée (classée).

11. Par le degré d'automatisation de l'échange d'informations

• non automatisé - le contrôle de la station radio et l'échange de messages sont effectués par l'opérateur ;
• automatisé - seules les informations sont saisies manuellement ;
• automatique - le processus d'échange de messages est effectué entre un appareil automatique et un ordinateur sans la participation d'un opérateur.

Numéro de classification 3 (quelque chose peut être répété):

1. Sur rendez-vous

Téléphone

Télégraphe

Télévision

- diffusion

2. Par sens de transfert

- simplex (transmission dans un seul sens)

- semi-duplex (transmission alternativement dans les deux sens)

- duplex (transmission simultanée dans les deux sens)

3. Par la nature de la ligne de communication

Mécanique

Hydraulique

Acoustique

- électrique (filaire)

- radio (sans fil)

Optique

4. Par la nature des signaux à l'entrée et à la sortie du canal de communication

- analogique (continu)

- discret dans le temps

- discret par niveau de signal

- numérique (discret tant en temps qu'en niveau)

5. Par le nombre de canaux par ligne de communication

Canal unique

À canaux multiples

Et un autre dessin ici :

Figure 3. Classification des lignes de communication.

Caractéristiques (paramètres) des canaux de communication

1. Fonction de transfert de canal: se présente sous la formecaractéristique amplitude-fréquence (AFC) et montre comment l'amplitude de la sinusoïde à la sortie du canal de communication décroît par rapport à l'amplitude à son entrée pour toutes les fréquences possibles du signal transmis. La réponse en fréquence normalisée du canal est illustrée à la Fig. 4. Connaître la réponse en fréquence d'un canal réel vous permet de déterminer la forme du signal de sortie pour presque tous les signaux d'entrée. Pour ce faire, il faut trouver le spectre du signal d'entrée, transformer l'amplitude de ses harmoniques constitutifs en fonction de la caractéristique amplitude-fréquence, puis trouver la forme du signal de sortie en ajoutant les harmoniques transformées. Pour la vérification expérimentale de la caractéristique amplitude-fréquence, il est nécessaire de tester le canal avec des sinusoïdes de référence (égales en amplitude) sur toute la plage de fréquences de zéro à quelques valeur maximum, que l'on retrouve dans les signaux d'entrée. De plus, il est nécessaire de changer la fréquence des sinusoïdes d'entrée avec un petit pas, ce qui signifie que le nombre d'expériences doit être important.

- - le rapport du spectre du signal de sortie à l'entrée
- bande passante

Fig. 4 Réponse en fréquence normalisée du canal

1. Bande passante: est une dérivée de la caractéristique de la réponse en fréquence. Il s'agit d'une plage continue de fréquences pour laquelle le rapport de l'amplitude du signal de sortie au signal d'entrée dépasse une certaine limite prédéterminée, c'est-à-dire que la bande passante détermine la plage de fréquences de signal à laquelle ce signal est transmis via le canal de communication sans distorsion importante. Typiquement, la bande passante est mesurée à 0,7 fois la réponse en fréquence maximale. La bande passante a le plus grand impact sur le taux de transfert de données maximum possible sur le canal de communication.
2. Atténuation: est défini comme la diminution relative de l'amplitude ou de la puissance d'un signal lorsqu'un signal d'une certaine fréquence est transmis sur un canal. Souvent, lors du fonctionnement du canal, la fréquence fondamentale du signal émis est connue à l'avance, c'est-à-dire la fréquence dont l'harmonique a l'amplitude et la puissance les plus élevées. Il suffit donc de connaître l'atténuation à cette fréquence pour estimer approximativement la distorsion des signaux transmis sur le canal. Des estimations plus précises sont possibles en connaissant l'atténuation à plusieurs fréquences correspondant à plusieurs harmoniques fondamentales du signal émis.

L'atténuation est généralement mesurée en décibels (dB) et est calculée à l'aide de la formule suivante :, où

- puissance du signal à la sortie du canal,

- puissance du signal à l'entrée du canal.

L'atténuation est toujours calculée pour une fréquence spécifique et est liée à la longueur du canal. En pratique, la notion d'"atténuation linéaire" est toujours utilisée, c'est-à-dire atténuation du signal par unité de longueur de canal, par exemple, atténuation 0,1 dB / mètre.

1. Vitesse de transmission: caractérise le nombre de bits transmis sur le canal par unité de temps. Il est mesuré en bits par seconde - morceaux , ainsi que les unités dérivées :Kbps, Mbps, Gbps... Le débit de transmission dépend de la bande passante du canal, du niveau de bruit, du type de codage et de modulation.
2. Immunité des canaux: caractérise sa capacité à assurer la transmission du signal en présence d'interférences. Il est d'usage de diviser l'interférence en interne (représentebruit thermique de l'appareil) et externe (ils sont divers etdépend du support de transmission). L'immunité au bruit du canal dépend des solutions matérielles et algorithmiques de traitement du signal reçu, qui sont intégrées dans l'émetteur-récepteur.Immunitétransmission de signaux à travers le canalpeut être augmenté au détriment de encodage et traitement spécial signal.
3. Plage dynamique: logarithme du rapport de la puissance maximale des signaux émis par le canal au minimum.
4. Immunité aux interférences :c'est l'immunité au bruit, c'est-à-diree. immunité au bruit.

Condition de transmission du signal sur les canaux de communication.

Le canal est essentiellement un filtre. Pour que le signal le traverse sans distorsion, le volume de ce canal doit être supérieur ou égal au signal (voir figure).

Mathématiquement, la condition peut être écrite comme suit :, où

; (1)

Dans les formules ci-dessus

- la bande passante du canal, ou la bande de fréquence que le canal peut passer avec l'atténuation de signal normalisée ;

– plage dynamiqueégal au rapport du niveau de signal maximal admissible dans le canal au niveau d'interférence, normalisé pour ces types de canaux ;

- la durée d'utilisation du canal pour la transmission des données ;

- la largeur du spectre de fréquence du signal, c'est-à-dire l'intervalle le long de l'échelle du spectre de fréquence occupé par le signal ;

- plage dynamique égale au rapport de la puissance moyenne du signal sur la puissance moyenne des interférences dans le canal ;

- la durée du signal, ou le temps de son existence.

Une autre forme d'écriture d'une condition (développée) :

P. S .: Le paramètre "Volume du canal" dans certaines sources est également indiqué comme l'un des paramètres du canal de communication, mais pas partout. La formule mathématique est donnée ci-dessus en (1).

Littérature

1. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/BGD/BGD_CHS/METOD/ANDREEV/WEBUMK/frame/1.htm;

2. http://supervideoman.narod.ru/index.htm.

Le transfert d'informations s'effectue de la source au destinataire (récepteur) des informations. La source l'information peut être n'importe quoi : n'importe quel objet ou phénomène de nature animée ou inanimée. Le processus de transfert d'informations se déroule dans un certain environnement matériel qui sépare la source et le destinataire de l'information, appelé canal transmission d'informations. Les informations sont transmises par le canal sous la forme d'une séquence de signaux, symboles, signes, appelés un message. Destinataire l'information est un objet qui reçoit un message, à la suite duquel certains changements dans son état se produisent. Tout ce qui précède est représenté schématiquement sur la figure.

Transfert d'informations

Une personne reçoit des informations de tout ce qui l'entoure à travers les sens : l'ouïe, la vue, l'odorat, le toucher, le goût. Une personne reçoit la plus grande quantité d'informations par l'ouïe et la vue. Les messages sonores sont perçus par l'oreille - signaux acoustiques dans un support continu (le plus souvent dans l'air). La vision perçoit des signaux lumineux qui transfèrent l'image des objets.

Tous les messages ne sont pas informatifs pour une personne. Par exemple, bien qu'un message dans une langue incompréhensible soit transmis à une personne, il ne contient pas d'informations pour elle et ne peut pas provoquer de changements adéquats dans son état.

Le canal d'information peut être soit naturel (air atmosphérique à travers lequel les ondes sonores sont transportées, lumière du soleil réfléchie par les objets observés), ou être créée artificiellement. Dans ce dernier cas, on parle de moyens techniques de communication.

Systèmes de transmission d'informations techniques

Le premier moyen technique de transmission d'informations à distance fut le télégraphe, inventé en 1837 par l'Américain Samuel Morse. En 1876, l'Américain A. Bell invente le téléphone. Basé sur la découverte des ondes électromagnétiques par le physicien allemand Heinrich Hertz (1886), A.S. Popov en Russie en 1895 et presque simultanément avec lui en 1896 par G. Marconi en Italie, la radio a été inventée. La télévision et Internet sont apparus au XXe siècle.

Toutes les méthodes techniques énumérées communication d'informations reposent sur la transmission à distance d'un signal physique (électrique ou électromagnétique) et obéissent à des lois générales. L'étude de ces lois est engagée dans théorie de la communication, apparu dans les années 1920. L'appareil mathématique de la théorie de la communication - théorie mathématique de la communication, développé par le scientifique américain Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916-2001), États-Unis

Claude Shannon a proposé un modèle du processus de transfert d'informations à travers des canaux de communication techniques, représenté par un schéma.

Système de transmission d'informations techniques

Par codage, on entend ici toute transformation d'informations provenant d'une source en une forme adaptée à sa transmission sur un canal de communication. Décodage - transformation inverse de la séquence signal.

Le fonctionnement d'un tel schéma peut être expliqué en utilisant le processus familier de parler au téléphone. La source d'information est homme qui parle... L'encodeur est un microphone de combiné téléphonique, à l'aide duquel les ondes sonores (parole) sont converties en signaux électriques. Le canal de communication est le réseau téléphonique (fils, commutateurs des nœuds téléphoniques par lesquels passe le signal). Le dispositif de décodage est le récepteur téléphonique (écouteur) de la personne qui écoute - le récepteur d'informations. Ici, le signal électrique entrant se transforme en son.

Moderne systèmes informatiques transmission d'informations - les réseaux informatiques fonctionnent sur le même principe. Il existe un processus d'encodage qui convertit le code binaire informatique en signal physique du type qui est transmis sur le canal de communication. Le décodage consiste à reconvertir le signal transmis en code informatique. Par exemple, lors de l'utilisation lignes téléphoniques dans réseaux informatiques les fonctions d'encodage-décodage sont assurées par un appareil appelé modem.

Bande passante du canal et taux de transfert d'informations

Les développeurs de systèmes de transmission d'informations techniques doivent résoudre deux problèmes interdépendants : comment assurer la vitesse la plus élevée de transmission d'informations et comment réduire la perte d'informations pendant la transmission. Claude Shannon a été le premier scientifique à s'attaquer à ces problèmes et à créer une nouvelle science pour l'époque - théorie de l'information.

K. Shannon a défini une méthode pour mesurer la quantité d'informations transmises par les canaux de communication. Il a introduit le concept Bande passante du canal,comme la vitesse maximale possible de transfert d'informations. Cette vitesse est mesurée en bits par seconde (ainsi qu'en kilobits par seconde, mégabits par seconde).

La bande passante d'un 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,

Communication par câble électrique,

Communication par câble à fibre optique,

Communication radio.

Le débit des lignes téléphoniques est de dizaines, centaines de Kbit/s ; débit lignes de fibre optique et les lignes de communication radio se mesurent en dizaines et centaines de Mbps.

Bruit, protection contre le bruit

Le terme « bruit » fait référence à toutes sortes d'interférences qui déforment le signal transmis et entraînent la perte d'informations. De telles interférences se produisent principalement pour des raisons techniques : mauvaise qualité des lignes de communication, insécurité mutuelle des différents flux d'informations transmis sur les mêmes canaux. Parfois, en parlant au téléphone, nous entendons du bruit, des grésillements, interférant avec la compréhension de l'interlocuteur, ou la conversation de personnes complètement différentes se superpose à notre conversation.

La présence de bruit entraîne la perte des informations transmises. Dans de tels cas, une protection contre le bruit est requise.

Tout d'abord, des méthodes techniques de protection des canaux de communication contre les effets du bruit sont utilisées. Par exemple, utiliser un câble blindé au lieu de fil nu ; l'utilisation de différents types de filtres qui séparent le signal utile du bruit, etc.

Claude Shannon a été conçu théorie du codage donnant des méthodes de traitement du bruit. L'une des idées importantes de cette théorie est que le code transmis sur la ligne de communication doit être redondant... De ce fait, la perte d'une partie de l'information pendant la transmission peut être compensée. Par exemple, si vous êtes difficile à entendre lorsque vous parlez au téléphone, alors en répétant chaque mot deux fois, vous avez de meilleures chances que l'autre personne vous comprenne correctement.

Cependant, vous ne pouvez pas rendre la redondance trop importante. Cela entraînera des retards et des coûts de communication plus élevés. La théorie du codage permet d'obtenir un code optimal. Dans ce cas, la redondance des informations transmises sera le minimum possible, et la fiabilité des informations reçues sera maximale.

DANS systèmes modernes communication numérique Pour lutter contre la perte d'informations lors de la transmission, la technique suivante est souvent utilisée. L'ensemble du message est divisé en morceaux - paquets... Pour chaque paquet, il calcule somme de contrôle(la somme des chiffres binaires) qui est envoyé avec ce paquet. Au lieu de réception, la somme de contrôle du paquet reçu est recalculée et, si elle ne correspond pas à la somme initiale, la transmission ce paquet répète. Cela continuera jusqu'à ce que les sommes de contrôle initiales et finales correspondent.

Considérant la transmission de l'information dans la propédeutique et cours de base informatique, tout d'abord, ce sujet doit être discuté du point de vue d'une personne en tant que destinataire d'informations. La capacité de recevoir des informations du monde extérieur - condition essentielle existence humaine. Les sens humains sont les canaux d'information du corps humain qui relient une personne à l'environnement extérieur. Sur cette base, l'information est divisée en visuelle, sonore, olfactive, tactile et gustative. La justification du fait que le goût, l'odorat et le toucher transmettent des informations à une personne est la suivante : nous nous souvenons des odeurs d'objets familiers, du goût d'aliments familiers, nous reconnaissons des objets familiers au toucher. Et le contenu de notre mémoire sont des informations stockées.

Il faut dire aux élèves que dans le monde animal rôle d'information les organes des sens sont différents de l'humain. Une fonction d'information importante pour les animaux est assurée par l'odorat. Le sens aigu de l'odorat des chiens d'assistance est utilisé par les forces de l'ordre pour rechercher des criminels, détecter des drogues, etc. La perception visuelle et sonore des animaux diffère de celle des humains. Par exemple, les chauves-souris sont connues pour entendre les ultrasons, tandis que les chats voient dans le noir (d'un point de vue humain).

Dans le cadre de ce sujet, les étudiants devraient être capables de diriger exemples précis processus de transmission de l'information, pour déterminer pour ces exemples la source, le récepteur de l'information, les canaux utilisés pour la transmission de l'information.

Lorsqu'ils étudient l'informatique au lycée, les élèves doivent être initiés aux principales dispositions de la théorie technique de la communication : les concepts de codage, de décodage, de taux de transfert d'informations, de capacité de canal, de bruit, de protection contre le bruit. Ces questions peuvent être envisagées dans le cadre du thème « Moyens techniques des réseaux informatiques ».

Examen d'état

(Examen d'État)

Question n°3 « Canaux de communication. Classification des canaux de communication. Paramètres du canal de communication. Condition de transmission du signal sur un canal de communication ".

(Plyaskin)

Relier. 3

Classification. cinq

Caractéristiques (paramètres) des canaux de communication. dix

Condition de transmission du signal sur les canaux de communication. 13

Littérature. Quatorze

Relier

Relier- un système de moyens techniques et un support de propagation du signal pour transmettre des messages (pas seulement des données) d'une source à un récepteur (et vice versa). Le canal de communication, entendu au sens étroit ( voie de communication), ne représente que le support physique de propagation du signal, par exemple, une ligne de communication physique.

Le canal de communication est conçu pour transmettre des signaux entre des appareils distants. Les signaux transportent des informations destinées à être présentées à un utilisateur (personne) ou à être utilisées par des applications informatiques.

Le canal de communication comprend les composants suivants :

1) dispositif de transmission ;

2) dispositif de réception ;

3) support de transmission de diverses natures physiques (Fig. 1).

Le signal porteur d'informations généré par l'émetteur, après avoir traversé le support de transmission, entre à l'entrée du dispositif de réception. De plus, des informations sont extraites du signal et transmises au consommateur. La nature physique du signal est choisie de sorte qu'il puisse se propager à travers le support de transmission avec une atténuation et une distorsion minimales. Le signal est nécessaire en tant que porteur d'informations, il ne porte pas lui-même d'informations.

Fig. 1. Canal de communication (option numéro 1)

Fig. 2 Canal de communication (option n° 2)

Ceux. ce (canal) est un dispositif technique (technologie + environnement).

Classification

Il y aura exactement trois types de classifications. Choisissez le goût et la couleur :

Classement n°1 :

Il existe de nombreux types de canaux de communication, parmi lesquels les plus communément distingués canaux câblés la communication ( antenne, câble, guide de lumière etc) et canaux de communication radio (troposphérique, satellite et etc.). De tels canaux, à leur tour, sont généralement qualifiés sur la base des caractéristiques des signaux d'entrée et de sortie, ainsi que sur le changement des caractéristiques des signaux, en fonction de phénomènes se produisant dans le canal comme l'évanouissement et l'atténuation des signaux.

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

filaire;

Acoustique;

Optique;

Infrarouge;

Chaînes radio.

Les canaux de communication sont également classés en :

Continu (à l'entrée et à la sortie du canal - signaux continus),

Discret ou numérique (à l'entrée et à la sortie de la voie - signaux discrets),

· Continu-discret (signaux continus à l'entrée de la voie, et signaux discrets à la sortie),

· Discret-continu (signaux discrets à l'entrée du canal et signaux continus à la sortie).

Les chaînes peuvent être comme linéaire et non linéaire, temporaire et spatio-temporelle.

Possible classification canaux de communication par gamme de fréquence .

Les systèmes de transmission d'informations sont monocanal et à canaux multiples... Le type de système est déterminé par le canal de communication. Si le système de communication est construit sur le même type de canaux de communication, alors son nom est déterminé par le nom typique des canaux. Sinon, la spécification des caractéristiques de classification est utilisée.

Classement n°2 (plus détaillé):

1. Classement par gamme de fréquence

Ø Kilomètre (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;

Ø Hectométrique (SV) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

Ø Décamètre (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Ø Mètre (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

Ø Décimètre (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

Ø centimètre (CMB) 1-10 cm, 3-30 GHz;

Ø Millimètre (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;

Ø Décimètre (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.

2. Par sens des lignes de communication

- dirigé ( différents conducteurs sont utilisés):

Ø coaxiaux,

Ø paires torsadées à base de conducteurs en cuivre,

Ø fibre optique.

- non directionnel (liaisons radio) ;

Ø ligne de vue ;

Ø troposphérique ;

Ø ionosphérique

Ø espace ;

Ø relais radio (retransmission sur décimètre et ondes radio plus courtes).

3. Par type de messages transmis :

Ø télégraphe;

Ø téléphone ;

Ø transmission de données;

Ø télécopieur.

4. Par type de signaux :

Ø analogique;

Ø numérique;

Ø impulsion.

5. Par le type de modulation (manipulation)

- Dans les systèmes de communication analogiques:

Ø avec modulation d'amplitude ;

Ø avec modulation à bande latérale unique;

Ø avec modulation de fréquence.

- Dans les systèmes de communication numérique:

Ø avec détrompage d'amplitude ;

Ø avec modulation par déplacement de fréquence ;

Ø avec déphasage;

Ø avec déphasage relatif ;

Ø avec modulation de tonalité (des éléments simples manipulent l'oscillation de la sous-porteuse (tonalité), après quoi la modulation est effectuée à une fréquence plus élevée).

6. Par la valeur de la base du signal radio

Ø large bande (B >> 1);

Ø bande étroite (B "1).

7. Par le nombre de messages transmis simultanément

Ø monocanal;

Ø multicanal (fréquence, temps, division de code des canaux);

8. Dans le sens de la messagerie

Ø unilatérale;

Ø bilatéral.
9. Par ordre d'échange de messages

Ø communication simplex- la communication radio bidirectionnelle, dans laquelle l'émission et la réception de chaque station radio s'effectuent à tour de rôle ;

Ø communication en duplex- l'émission et la réception s'effectuent simultanément (le plus efficace) ;

Ø communication semi-duplex- fait référence au simplex, qui prévoit un passage automatique de l'émission à la réception et la possibilité de redemander au correspondant.

10. Par les méthodes de protection des informations transmises

Ø communication ouverte;

Ø communication fermée (classée).

11. Par le degré d'automatisation de l'échange d'informations

Ø non automatisé - le contrôle de la station radio et l'échange de messages sont effectués par l'opérateur ;

Ø automatisé - seules les informations sont saisies manuellement ;

Ø automatique - le processus d'échange de messages est effectué entre un appareil automatique et un ordinateur sans la participation d'un opérateur.

Numéro de classification 3 (quelque chose peut être répété):

1. Sur rendez-vous

Téléphone

Télégraphe

Télévision

Diffusion

2. Par sens de transfert

Simplex (transmission dans un seul sens)

Half duplex (transmission alternative dans les deux sens)

Duplex (transmission simultanée dans les deux sens)

3. Par la nature de la ligne de communication

Mécanique

Hydraulique

Acoustique

Électrique (filaire)

Radio (sans fil)

Optique

4. Par la nature des signaux à l'entrée et à la sortie du canal de communication

Analogique (continu)

Discret dans le temps

Discret par niveau de signal

Numérique (discret et en temps et en niveau)

5. Par le nombre de canaux par ligne de communication

Canal unique

À canaux multiples

Et un autre dessin ici :

Figure 3. Classification des lignes de communication.

Caractéristiques (paramètres) des canaux de communication

1. Fonction de transfert de canal: se présente sous la forme caractéristique amplitude-fréquence (AFC) et montre comment l'amplitude de la sinusoïde à la sortie du canal de communication décroît par rapport à l'amplitude à son entrée pour toutes les fréquences possibles du signal transmis. La réponse en fréquence normalisée du canal est illustrée à la Fig. 4. Connaître la réponse en fréquence d'un canal réel vous permet de déterminer la forme du signal de sortie pour presque tous les signaux d'entrée. Pour ce faire, il faut trouver le spectre du signal d'entrée, transformer l'amplitude de ses harmoniques constitutifs en fonction de la caractéristique amplitude-fréquence, puis trouver la forme du signal de sortie en ajoutant les harmoniques transformées. Pour la vérification expérimentale de la caractéristique amplitude-fréquence, il est nécessaire de tester le canal avec des sinusoïdes de référence (égales en amplitude) sur toute la plage de fréquences de zéro à une valeur maximale pouvant apparaître dans les signaux d'entrée. De plus, il est nécessaire de changer la fréquence des sinusoïdes d'entrée avec un petit pas, ce qui signifie que le nombre d'expériences doit être important.

- le rapport du spectre du signal de sortie à l'entrée
- bande passante

Fig. 4 Réponse en fréquence normalisée du canal

2. Bande passante: est une dérivée de la caractéristique de la réponse en fréquence. Il s'agit d'une plage continue de fréquences pour laquelle le rapport de l'amplitude du signal de sortie au signal d'entrée dépasse une certaine limite prédéterminée, c'est-à-dire que la bande passante détermine la plage de fréquences de signal à laquelle ce signal est transmis via le canal de communication sans distorsion importante. Typiquement, la bande passante est mesurée à 0,7 fois la réponse en fréquence maximale. La bande passante a le plus grand impact sur le taux de transfert de données maximum possible sur le canal de communication.

3. Atténuation: est défini comme la diminution relative de l'amplitude ou de la puissance d'un signal lorsqu'un signal d'une certaine fréquence est transmis sur un canal. Souvent, lors du fonctionnement du canal, la fréquence fondamentale du signal émis est connue à l'avance, c'est-à-dire la fréquence dont l'harmonique a l'amplitude et la puissance les plus élevées. Il suffit donc de connaître l'atténuation à cette fréquence pour estimer approximativement la distorsion des signaux transmis sur le canal. Des estimations plus précises sont possibles en connaissant l'atténuation à plusieurs fréquences correspondant à plusieurs harmoniques fondamentales du signal émis.

L'atténuation est généralement mesurée en décibels (dB) et est calculée à l'aide de la formule suivante : , où

Puissance du signal à la sortie du canal,

Force du signal à l'entrée du canal.

L'atténuation est toujours calculée pour une fréquence spécifique et est liée à la longueur du canal. En pratique, la notion d'"atténuation linéaire" est toujours utilisée, c'est-à-dire atténuation du signal par unité de longueur de canal, par exemple, atténuation 0,1 dB / mètre.

4. Vitesse de transmission: caractérise le nombre de bits transmis sur le canal par unité de temps. Il est mesuré en bits par seconde - morceaux, ainsi que les unités dérivées : Kbps, Mbps, Gbps... Le débit de transmission dépend de la bande passante du canal, du niveau de bruit, du type de codage et de modulation.

5. Immunité des canaux: caractérise sa capacité à assurer la transmission du signal en présence d'interférences. Il est d'usage de diviser l'interférence en interne(représente bruit thermique de l'appareil) et externe(ils sont divers et dépend du support de transmission). L'immunité au bruit du canal dépend des solutions matérielles et algorithmiques de traitement du signal reçu, qui sont intégrées dans l'émetteur-récepteur. Immunité transmission de signaux à travers le canal peut être augmenté au détriment de encodage et traitement spécial signal.

6. Plage dynamique : logarithme du rapport de la puissance maximale des signaux émis par le canal au minimum.

7. Immunité aux interférences : c'est l'immunité au bruit, c'est-à-dire immunité au bruit.