| 8. luokka | Oppituntien suunnittelu lukuvuodelle | Työskentely tietokoneluokan paikallisessa verkossa tiedostonjakotilassa

Oppitunti 2
Työskentely tietokoneluokan paikallisessa verkossa tiedostonjakotilassa

Tiedonsiirto teknisten viestintäkanavien kautta

Tiedonsiirto teknisten viestintäkanavien kautta

Shannonin suunnitelma

Amerikkalainen tiedemies, yksi informaatioteorian perustajista, Claude Shannon ehdotti kaaviota tiedon siirtoprosessista teknisten viestintäkanavien kautta (kuva 1.3).

Riisi. 1.3. Kaavio teknisestä tiedonsiirtojärjestelmästä

Tällaisen järjestelmän toiminta voidaan selittää käyttämällä tuttua puhelimessa puhumista. Tietolähde- puhuva henkilö. Enkooderi- puhelimen luurin mikrofoni, jonka avulla ääniaallot (puhe) muunnetaan sähköisiksi signaaleiksi. Linkki - puhelinverkko(johdot, puhelinsolmujen kytkimet, joiden kautta signaali kulkee). Dekooderi- kuuntelevan henkilön puhelinluuri (kuuloke) - tiedon vastaanotin. Täällä tuleva sähköinen signaali muunnetaan ääneksi.

Tässä informaatio välitetään jatkuvan sähköisen signaalin muodossa. Tämä analoginen viestintä.

Tietojen koodaus ja dekoodaus

Alla koodaus Termi "lähde" ​​tarkoittaa mitä tahansa lähteestä tulevan tiedon muuntamista muotoon, joka soveltuu sen välittämiseen viestintäkanavan kautta.

Radioajan kynnyksellä käytettiin aakkoskoodia Morsea. Teksti muutettiin pisteiden ja viivojen sarjaksi (lyhyet ja pitkät signaalit) ja lähetettiin. Sellaisen lähetyksen korvalla vastaanottaneen henkilön oli kyettävä purkaa koodi takaisin tekstiksi. Jo aikaisemmin morsekoodia käytettiin lennätinviestinnässä. Tietojen lähettäminen morsekoodilla on esimerkki diskreetistä viestinnästä.

Tällä hetkellä digitaalista viestintää käytetään laajalti, kun lähetettävä tieto koodataan binäärimuodossa (0 ja 1 ovat binäärinumeroita) ja dekoodataan sitten tekstiksi, kuvaksi, ääneksi. Digitaalinen viestintä on tietysti myös diskreettiä.

Melu- ja melusuojaus. Shannonin koodausteoria

Tietoa viestintäkanavien kautta välitetään käyttämällä erilaisia ​​fyysisiä signaaleja: sähköinen, sähkömagneettinen, valo, akustinen. Signaalin tietosisältö on sen fyysisen suuren arvossa tai arvon muutoksessa (virranvoimakkuus, valon kirkkaus jne.). Termi "melu" Viittaa erilaisiin häiriötyyppeihin, jotka vääristävät lähetettyä signaalia ja johtavat tiedon menettämiseen. Tällaiset häiriöt johtuvat ensisijaisesti teknisistä syistä: viestintälinjojen huono laatu, erilaisten samoja kanavia pitkin lähetettyjen tietovirtojen epävarmuus toisistaan. Usein puhelimessa puhuessamme kuulemme melua, rätiseviä ääniä, jotka vaikeuttavat keskustelukumppanin ymmärtämistä, tai keskustelumme asettuu muiden ihmisten keskusteluun. Tällaisissa tapauksissa melusuojaus on välttämätön.

Ensinnäkin ne pätevät teknisiä menetelmiä viestintäkanavien suojaaminen melulle altistumisesta. Tällaiset menetelmät voivat olla hyvin erilaisia, joskus yksinkertaisia, joskus hyvin monimutkaisia. Esimerkiksi suojatun kaapelin käyttäminen paljaan johdon sijaan; erityyppisten suodattimien käyttö, jotka erottavat hyödyllisen signaalin kohinasta jne.

K. Shannon kehitti erityisen koodausteorian, tarjoaa menetelmiä melun torjuntaan. Yksi tämän teorian tärkeistä ajatuksista on, että viestintälinjan kautta lähetettävän koodin on oltava redundantti. Tästä johtuen tiedon osan menetys lähetyksen aikana voidaan kompensoida. Jos esimerkiksi olet huonokuuloinen puhuessasi puhelimessa, toistamalla jokainen sana kahdesti sinulla on paremmat mahdollisuudet, että toinen henkilö ymmärtää sinut oikein.

Et kuitenkaan voi tehdä redundanssi liian iso. Tämä johtaa viiveisiin ja korkeampiin viestintäkustannuksiin. Shannonin koodausteoria antaa meille mahdollisuuden saada optimaalinen koodi. Tällöin lähetettävän tiedon redundanssi on mahdollisimman pieni ja vastaanotetun tiedon luotettavuus on maksimaalinen.

Nykyaikaisissa digitaalisissa viestintäjärjestelmissä käytetään usein seuraavaa tekniikkaa taistelemaan tiedon menettämisen aikana lähetyksen aikana. Koko viesti on jaettu osiin - paketeihin. Jokaiselle paketille lasketaan tarkistussumma (binäärinumeroiden summa) ja lähetetään paketin mukana. Vastaanottopaikassa vastaanotetun paketin tarkistussumma lasketaan uudelleen, ja jos se ei ole sama kuin alkuperäinen, tämän paketin lähetys toistetaan. Tämä tapahtuu, kunnes lähteen ja kohteen tarkistussummat täsmäävät.

Lyhyesti pääasiasta

Mikä tahansa tekninen tiedonsiirtojärjestelmä koostuu lähteestä, vastaanottimesta, koodaus- ja dekoodauslaitteista sekä viestintäkanavasta.

Alla koodaus Termi "lähde" ​​viittaa lähteestä tulevan tiedon muuntamiseen muotoon, joka soveltuu sen välittämiseen viestintäkanavan kautta. Dekoodaus on käänteinen muunnos.

Melu- Tämä on häiriötä, joka johtaa tiedon menettämiseen.

Koodausteoria on kehitetty menetelmiä lähetetyn tiedon esittäminen sen hävikkien vähentämiseksi kohinan vaikutuksesta.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Nimeä K. Shannonin ehdottaman tiedonsiirtojärjestelmän pääelementit.

2. Mitä on koodaus ja dekoodaus tiedonsiirrossa?

3. Mitä on melu? Mitä seurauksia sillä on tiedonsiirrossa?

4. Mitä tapoja käsitellä melua?

EY:n TsOR: Osa 2, johtopäätös, lisäys 1 lukuun, § 1.1. TsOR nro 1.

Tiedonsiirtojärjestelmä. Tiedonsiirtokanava. Tiedonsiirtonopeus.

Tietoprosesseja on kolmenlaisia: tallennus, siirto, käsittely.

Tietovarasto:

· Tiedonvälittäjät.

· Muistityypit.

· Tietojen tallennus.

· Tietovarastojen perusominaisuudet.

Liittyy tiedon varastointiin seuraavat käsitteet: tallennusväline (muisti), sisäinen muisti, ulkoinen muisti, tiedon tallennus.

Tallennusväline on fyysinen väline, joka tallentaa tietoja suoraan. Ihmisen muistia voidaan kutsua RAM. Ihminen toistaa ulkoa opitun tiedon välittömästi. Voimme kutsua myös omaa muistiamme sisäinen muisti, koska sen kantaja - aivot - on sisällämme.

Kaikkia muita tiedonvälittäjiä voidaan kutsua ulkoisiksi (suhteessa henkilöön): puuksi, papyrukseksi, paperiksi jne. Tietovarasto on tietyllä tavalla ulkoisille tietovälineille järjestettyä tietoa, joka on tarkoitettu pitkäaikaiseen säilytykseen ja pysyvään käyttöön (esim. asiakirja-arkistot, kirjastot, arkistokaapit). Arkiston päätietoyksikkö on tietty fyysinen dokumentti: kyselylomake, kirja jne. Arkiston organisaatio tarkoittaa tietyn rakenteen olemassaoloa, ts. järjestys, tallennettujen asiakirjojen luokittelu niiden kanssa työskentelyn helpottamiseksi. Tiedon tallennuksen perusominaisuudet: tallennetun tiedon määrä, tallennuksen luotettavuus, hakuaika (eli hakuaika tarvittavat tiedot), tietoturvan saatavuus.

Tietokoneen muistilaitteisiin tallennettua tietoa kutsutaan yleisesti tiedoksi. Järjestetty tietojen tallennus laitteille ulkoinen muisti Tietokoneita kutsutaan yleensä tietopankeiksi ja tietopankeiksi.

Tietojenkäsittely:

· Yleinen kaavio tietojenkäsittelyprosessista.

· Käsittelytehtävän selvitys.

· Käsittelevä esiintyjä.

· Käsittelyalgoritmi.

· Tyypilliset tiedonkäsittelytehtävät.

Tietojenkäsittelyjärjestelmä:

Alkutiedot – käsittelyn suorittaja – lopputiedot.

Tiedonkäsittelyprosessissa ratkaistaan ​​tietty tietoongelma, joka voidaan ensin esittää perinteisessä muodossa: annetaan tietty joukko lähtötietoja, joita vaaditaan joidenkin tulosten saamiseksi. Siirtyminen lähdetiedoista tulokseen on käsittelyprosessi. Käsittelyn suorittavaa kohdetta tai subjektia kutsutaan käsittelyn suorittajaksi.

Suorittaakseen tiedonkäsittelyn onnistuneesti suorittajan (henkilön tai laitteen) tulee tuntea käsittelyalgoritmi, ts. toimintosarja, joka on suoritettava halutun tuloksen saavuttamiseksi.

Tiedonkäsittelyä on kahta tyyppiä. Ensimmäinen käsittelytyyppi: uuden tiedon, uuden tietosisällön saamiseen liittyvä käsittely (matemaattisten ongelmien ratkaiseminen, tilanteen analysointi jne.). Toinen käsittelytyyppi: käsittely, joka liittyy lomakkeen muuttamiseen, mutta ei sisällön muuttamiseen (esimerkiksi tekstin kääntäminen kielestä toiseen).

Tärkeä tiedonkäsittelyn tyyppi on koodaus - tiedon muuntaminen symboliseen muotoon, joka on kätevä sen tallentamista, siirtoa ja käsittelyä varten. Koodausta käytetään aktiivisesti teknisissä keinoissa työskennellä tiedon kanssa (lennätin, radio, tietokoneet). Toinen tiedonkäsittelyn tyyppi on tiedon strukturointi (tietyn järjestyksen syöttäminen tiedon varastointiin, tietojen luokittelu, luettelointi).

Toinen tiedonkäsittelyn tyyppi on tarvittavan tiedon etsiminen jostain tietovarastosta, joka täyttää tietyt hakuehdot (kysely). Hakualgoritmi riippuu tavasta, jolla tiedot on järjestetty.

Tietojen siirto:

· Tiedon lähde ja vastaanottaja.

· Tiedotuskanavat.

· Aistien rooli ihmisen tiedon havainnointiprosessissa.

· Teknisten viestintäjärjestelmien rakenne.

· Mitä on koodaus ja dekoodaus.

· Melun käsite; meluntorjuntatekniikat.

· Tiedonsiirtonopeus ja kanavakapasiteetti.

Tiedonsiirtokaavio:

Tiedon lähde – tietokanava – tiedon vastaanottaja.

Tieto esitetään ja välitetään signaali- ja symbolisarjan muodossa. Lähteestä vastaanottajalle viesti välitetään jonkin aineellisen välineen kautta. Jos siirtoprosessissa käytetään teknisiä viestintävälineitä, niitä kutsutaan tiedonsiirtokanaviksi (information channels). Näitä ovat puhelin, radio, tv. Ihmisen aistielimillä on biologisten informaatiokanavien rooli.

Tietojen välitysprosessi teknisten viestintäkanavien kautta noudattaa seuraavaa järjestelmää (Shannonin mukaan):

Termi "kohina" viittaa erilaisiin häiriötyyppeihin, jotka vääristävät lähetettyä signaalia ja johtavat tiedon menettämiseen. Tällaiset häiriöt johtuvat ennen kaikkea teknisistä syistä: viestintälinjojen huono laatu, samojen kanavien kautta lähetettyjen eri tietovirtojen epävarmuus toisistaan. Käytetään melunsuojaukseen eri tavoilla esimerkiksi erilaisten suodattimien käyttö, jotka erottavat hyödyllisen signaalin kohinasta.

Claude Shannon kehitti erityisen koodausteorian, joka tarjoaa menetelmiä melun käsittelyyn. Yksi tämän teorian tärkeistä ajatuksista on, että viestintälinjan kautta lähetettävän koodin on oltava redundantti. Tästä johtuen tiedon osan menetys lähetyksen aikana voidaan kompensoida. Redundanssi ei kuitenkaan saa olla liian suuri. Tämä johtaa viivästyksiin ja lisää viestintäkustannuksia.

Kun keskustelet tiedonsiirron nopeuden mittaamisesta, voit käyttää analogiatekniikkaa. Analogi on prosessi, jossa vettä pumpataan vesiputkien läpi. Tässä veden siirtokanava on putkia. Tämän prosessin intensiteetille (nopeudelle) on tunnusomaista vedenkulutus, ts. pumpattujen litroiden määrä aikayksikköä kohti. Tiedonsiirtoprosessissa kanavat ovat teknisiä viestintälinjoja. Analogisesti vesihuollon kanssa voimme puhua kanavien kautta välitetystä tietovirrasta. Tiedonsiirtonopeus on aikayksikköä kohti lähetetyn viestin informaatiomäärä. Siksi tiedonkulun nopeuden mittayksiköt: bit/s, tavu/s jne. käsittelevät tiedon siirtokanavaa

Toinen käsite – informaatiokanavien kapasiteetti – voidaan myös selittää käyttämällä ”putkisto”-analogiaa. Voit lisätä veden virtausta putkien läpi lisäämällä painetta. Mutta tämä tie ei ole loputon. Jos paine on liian korkea, putki voi repeytyä. Siksi suurin vesivirta, jota voidaan kutsua vesihuoltojärjestelmän läpijuoksuudeksi. Myös teknisillä tietoliikennelinjoilla on vastaava tiedonsiirtonopeusrajoitus. Syyt tähän ovat myös fyysisiä.

1. Viestintäkanavan luokittelu ja ominaisuudet
Linkki on joukko välineitä, jotka on suunniteltu lähettämään signaaleja (viestejä).
Voit analysoida viestintäkanavan tietoprosesseja käyttämällä sen yleistettyä kaaviota, joka on esitetty kuvassa. 1.

AI

PM

P

PI

P

Kuvassa 1 hyväksytään seuraavat nimitykset: X, Y, Z, W– signaalit, viestit ; f– häiriöt; PM- viestintälinja; AI, PI– tiedon lähde ja vastaanottaja; P– muuntimet (koodaus, modulointi, dekoodaus, demodulointi).
On olemassa erityyppisiä kanavia, jotka voidaan luokitella eri kriteerien mukaan:
1. Viestintälinjojen tyypin mukaan: langallinen; kaapeli; valokuitu;
sähkölinjat; radiokanavat jne.
2. Signaalien luonteen mukaan: jatkuva; diskreetti; diskreetti-jatkuva (signaalit järjestelmän tulossa ovat diskreettejä ja lähdössä jatkuvia ja päinvastoin).
3. Mitä tulee melunsietokykyyn: kanavat ilman häiriöitä; häiriön kanssa.
Viestintäkanaville on tunnusomaista:
1. Kanavan kapasiteetti määritellään kanavan käyttöajan tulona T to, kanavan lähettämän taajuusspektrin leveys F to ja dynaaminen alue D to. , joka kuvaa kanavan kykyä lähettää eri signaalitasoja

V k = T k F k D k.(1)
Edellytys signaalin sovittamiseksi kanavaan:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k .
2.Tiedonsiirtonopeus – keskimääräinen siirretyn tiedon määrä aikayksikköä kohti.
3.
4. Redundanssi - varmistaa siirrettyjen tietojen luotettavuuden ( R= 0¸1).
Yksi informaatioteorian tehtävistä on määrittää tiedonsiirtonopeuden ja viestintäkanavan kapasiteetin riippuvuus kanavan parametreista sekä signaalien ja häiriöiden ominaisuuksista.
Viestintäkanavaa voidaan kuvaannollisesti verrata teihin. Kapeat tiet – pieni kapasiteetti, mutta halpa. Leveät tiet tarjoavat hyvän liikennekapasiteetin, mutta ovat kalliita. Kaistanleveys määräytyy pullonkaulan mukaan.
Tiedonsiirtonopeus riippuu suurelta osin tiedonsiirtovälineestä erityyppisiä viestintälinjoja käyttävillä viestintäkanavilla.
Langallinen:
1. Langallinen– kierretty pari (joka osittain vaimentaa muista lähteistä tulevaa sähkömagneettista säteilyä). Siirtonopeus jopa 1 Mbit/s. Käytetään puhelinverkoissa ja tiedonsiirrossa.
2. Koaksiaalikaapeli. Siirtonopeus 10–100 Mbit/s – käytössä paikalliset verkot, kaapelitelevisio jne.
3. Valokuitu. Siirtonopeus 1 Gbit/s.
Ympäristöissä 1-3 vaimennus dB riippuu lineaarisesti etäisyydestä, ts. teho laskee eksponentiaalisesti. Siksi on tarpeen asentaa regeneraattorit (vahvistimet) tietylle etäisyydelle.
Radiolinjat:
1. Radiokanava. Siirtonopeus 100-400 Kbps. Käyttää radiotaajuuksia 1000 MHz asti. Jopa 30 MHz, ionosfääristä tulevan heijastuksen vuoksi, sähkömagneettiset aallot voivat levitä näkölinjan ulkopuolelle. Mutta tämä alue on erittäin meluisa (esimerkiksi radioamatööriviestintä). 30 - 1000 MHz – ionosfääri on läpinäkyvä ja suora näkyvyys on välttämätön. Antennit asennetaan korkeuteen (joskus regeneraattorit asennetaan). Käytetään radiossa ja televisiossa.
2. Mikroaaltouunin linjat. Siirtonopeus jopa 1 Gbit/s. Käytetään yli 1000 MHz:n radiotaajuuksia. Tämä vaatii suoraa näkyvyyttä ja erittäin suuntautuvia parabolisia antenneja. Regeneraattorien välinen etäisyys on 10-200 km. Käytetään puhelinviestintään, televisioon ja tiedonsiirtoon.
3. Satelliittiyhteys. Mikroaaltotaajuuksia käytetään, ja satelliitti toimii regeneraattorina (monille asemille). Ominaisuudet ovat samat kuin mikroaaltouunilinjoilla.
2. Erillisen viestintäkanavan kaistanleveys
Diskreetti kanava on joukko välineitä, jotka on suunniteltu lähettämään erillisiä signaaleja.
Viestintäkanavan kapasiteetti – suurin teoreettisesti saavutettavissa oleva tiedonsiirtonopeus edellyttäen, että virhe ei ylitä annettua arvoa. Tiedonsiirtonopeus – keskimääräinen siirretyn tiedon määrä aikayksikköä kohti. Määritellään lausekkeet tiedonsiirtonopeuden ja diskreetin tietoliikennekanavan suorituskyvyn laskemiseksi.
Kun kutakin symbolia lähetetään, tiedonsiirtokanavan läpi kulkee keskimääräinen määrä tietoa, joka määräytyy kaavan mukaan
I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
Missä: minä (Y, X) – keskinäistä tietoa eli sen sisältämän tiedon määrää Y suhteellisesti X;H(X)– viestilähteen entropia; H(X/Y)– ehdollinen entropia, joka määrittää häiriön ja vääristymän esiintymiseen liittyvän tiedon menetyksen symbolia kohti.
Viestiä lähetettäessä X T kesto T, joka koostuu n perussymbolit, keskimääräinen lähetetyn tiedon määrä, ottaen huomioon keskinäisen informaatiomäärän symmetria, on yhtä suuri:
I (Y T, X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)
Tiedonsiirron nopeus riippuu lähteen tilastollisista ominaisuuksista, koodausmenetelmästä ja kanavan ominaisuuksista.
Erillisen viestintäkanavan kaistanleveys
. (5)
Suurin mahdollinen arvo, ts. funktionaalin maksimi haetaan koko todennäköisyysjakaumafunktioiden joukosta p (x).
Kaistanleveys riippuu tekniset ominaisuudet kanava (laitteen nopeus, modulaation tyyppi, häiriö- ja särötaso jne.). Kanavan kapasiteetin yksiköt ovat: , , , .
2.1 Erillinen viestintäkanava ilman häiriöitä
Jos viestintäkanavassa ei ole häiriöitä, kanavan tulo- ja lähtösignaalit on yhdistetty yksiselitteisellä, toiminnallisella suhteella.
Tässä tapauksessa ehdollinen entropia on nolla ja lähteen ja vastaanottimen ehdottomat entropiat ovat yhtä suuret, ts. vastaanotetun symbolin informaation keskimääräinen määrä suhteessa lähetettyyn symboliin on
I (X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.
Jos X T– merkkien määrä kerralla T, silloin tiedonsiirtonopeus erilliselle viestintäkanavalle ilman häiriöitä on yhtä suuri kuin
(6)
Missä V = 1/– yhden symbolin keskimääräinen lähetysnopeus.
Suorituskyky erilliselle viestintäkanavalle ilman häiriöitä
(7)
Koska maksimientropia vastaa yhtä todennäköisiä symboleja, jolloin tasaisen jakautumisen ja lähetettyjen symbolien tilastollisen riippumattomuuden suorituskyky on yhtä suuri:
. (8)
Shannonin ensimmäinen lause kanavalle: Jos lähteen tuottama informaatiovirta on riittävän lähellä viestintäkanavan kapasiteettia, ts.
, missä on mielivaltaisen pieni arvo,
silloin voit aina löytää koodausmenetelmän, joka varmistaa kaikkien lähdeviestien lähettämisen ja tiedonsiirtonopeus on hyvin lähellä kanavan kapasiteettia.
Lause ei vastaa kysymykseen, kuinka koodaus suoritetaan.
Esimerkki 1. Lähde tuottaa 3 viestiä todennäköisyyksien kanssa:
p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 ja p 3 = 0,7.
Viestit ovat riippumattomia ja ne lähetetään yhtenäisessä binäärikoodissa ( m = 2), jonka symbolin kesto on 1 ms. Määritä tiedonsiirron nopeus viestintäkanavalla ilman häiriöitä.
Ratkaisu: Lähteen entropia on yhtä suuri kuin

[bit/s].
Kolmen yhtenäisen koodin viestin lähettämiseen tarvitaan kaksi numeroa, ja koodiyhdistelmän kesto on 2t.
Keskimääräinen signaalin nopeus
V = 1/2 t = 500 .
Tiedonsiirtonopeus
C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bit/s].
2.2 Erillinen viestintäkanava häiriöineen
Tarkastelemme erillisiä viestintäkanavia ilman muistia.
Kanava ilman muistia on kanava, jossa jokaiseen lähetettyyn signaalisymboliin vaikuttaa häiriö, riippumatta siitä, mitä signaaleja on lähetetty aiemmin. Eli häiriö ei luo ylimääräisiä korrelatiivisia yhteyksiä symbolien välille. Nimi ”ei muistia” tarkoittaa, että seuraavan lähetyksen aikana kanava ei näytä muistavan aikaisempien lähetysten tuloksia.
Häiriön esiintyessä vastaanotetun viestin symbolin keskimääräinen informaatiomäärä – Y, suhteessa lähetettyyn X vastaa:
.
Viestin symbolille X T kesto T, joka koostuu n perussymbolit keskimääräinen informaatiomäärä vastaanotetussa symboliviestissä – Y T suhteessa siihen, mitä välitettiin - X T vastaa:
I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n = 2320 bps
Jatkuvan kohinaisen kanavan kapasiteetti määritetään kaavalla

=2322 bps.
Osoittakaamme, että jatkuvan kanavan informaatiokapasiteetti ilman muistia additiivisen Gaussin kohinan kanssa huipputehorajoituksen alaisena ei enää ole tietokapasiteettia sama kanava samalla keskimääräisellä tehorajoituksella.
Odotetaan symmetristä tasaista jakautumista

Keskineliö symmetriselle tasaiselle jakautumiselle

Dispersio symmetriseen tasaiseen jakautumiseen

Samalla tasaisesti jakautuneelle prosessille .
Tasaisen jakautumisen omaavan signaalin differentiaalinen entropia
.
Normaalin ja tasaisesti jakautuneen prosessin differentiaalien entropioiden välinen ero ei riipu dispersion suuruudesta
= 0,3 bittiä/luku
Näin ollen normaalijakauman prosessin viestintäkanavan läpijuoksu ja kapasiteetti on suurempia kuin yhtenäisellä.
Määritetään viestintäkanavan kapasiteetti (tilavuus).
V k = T k C k = 10 × 60 × 2 322 = 1,3932 Mbit.
Määritetään kuinka paljon tietoa voidaan lähettää 10 minuutin kanavan aikana
10× 60× 2322= 1,3932 Mbit.
Tehtävät

Etsi Internet-resurssien avulla vastauksia kysymyksiin:

Harjoitus 1

1. Mikä on tiedonsiirtoprosessi?

Tiedon siirto- fyysinen prosessi, jolla tietoa siirretään avaruudessa. Tallensimme tiedot levylle ja siirsimme ne toiseen huoneeseen. Tämä prosessi jolle on tunnusomaista seuraavien komponenttien läsnäolo:

2. Tiedonsiirron yleinen kaavio

3. Listaa tuntemasi viestintäkanavat

Linkki(Englanti) kanava, datalinja) - teknisten välineiden järjestelmä ja signaalin etenemisympäristö viestien (ei vain tietojen) lähettämiseksi lähteestä vastaanottajalle (ja päinvastoin). Viestintäkanava suppeassa merkityksessä ( viestintäpolku), edustaa vain fyysistä signaalin etenemisvälinettä, esimerkiksi fyysistä viestintälinjaa.

Jakeluvälineen tyypin perusteella viestintäkanavat jaetaan:

4. Mitä ovat tietoliikenne ja tietokoneteleviestintä?

Tietoliikenne(kreikaksi tele - kaukaisuuteen, kauas ja lat. communicatio - viestintä) on kaiken tiedon (äänen, kuvan, datan, tekstin) lähettämistä ja vastaanottamista kaukaa erilaisten sähkömagneettisten järjestelmien (kaapeli- ja valokuitukanavat, radiokanavat) kautta. ja muut langalliset ja langattomat kanavat viestintä).

Tietoliikenneverkko on teknisten välineiden järjestelmä, jonka kautta televiestintä toteutetaan.

Tietoliikenneverkkoihin kuuluvat:
1. Tietokoneverkot (tiedonsiirtoon)
2. Puhelinverkot (äänitietojen siirto)
3. Radioverkot (äänitietojen siirto - lähetyspalvelut)
4. Televisioverkot (äänen ja kuvan siirto - lähetyspalvelut)

Tietoliikenne on tietoliikennettä, jonka päätelaitteet ovat tietokoneita.

Tiedon siirtoa tietokoneelta tietokoneelle kutsutaan synkroniseksi viestintäksi ja välitietokoneen kautta, joka mahdollistaa viestien keräämisen ja välittämisen henkilökohtaiset tietokoneet käyttäjän pyynnöstä - asynkroninen.

Tietokonetietoliikennettä aletaan tuoda koulutukseen. Korkea-asteen koulutuksessa niitä käytetään koordinoimaan tieteellistä tutkimusta, nopeaa tiedonvaihtoa projektin osallistujien välillä, etäopiskelua ja konsultaatioita. Kouluopetusjärjestelmässä - tehostaa opiskelijoiden itsenäistä toimintaa, joka liittyy erilaisiin luoviin työhön, mukaan lukien opetustoiminta, perustuen tutkimusmenetelmien laajaan käyttöön, vapaaseen pääsyyn tietokantoihin ja tiedonvaihtoon kumppaneiden kanssa sekä koulun sisällä että maassa ja ulkomailla.

5. Mikä on tiedonsiirtokanavan kaistanleveys?
Kaistanleveys- metriset ominaisuudet, jotka osoittavat kanavan, järjestelmän tai solmun läpi kulkevien yksiköiden (tiedot, objektit, tilavuus) enimmäismäärän suhteen aikayksikköä kohti.
Tietojenkäsittelytieteessä kaistanleveyden määritelmää sovelletaan yleensä viestintäkanavaan ja se määritellään enimmäismäärä lähetetty/vastaanotettu tieto aikayksikköä kohti.
Kaistanleveys on yksi tärkeimmistä tekijöistä käyttäjän näkökulmasta. Se arvioidaan tiedon määrällä, jonka verkko voi rajoituksessa siirtää aikayksikköä kohti yhdeltä siihen kytketyltä laitteelta toiseen.

Tiedonsiirron nopeus riippuu suurelta osin sen luomisnopeudesta (lähteen suorituskyvystä), koodaus- ja dekoodausmenetelmistä. Tietyn kanavan suurinta mahdollista tiedonsiirtonopeutta kutsutaan sen läpimenokyvyksi. Kanavan kapasiteetti on määritelmän mukaan tiedonsiirron nopeus käytettäessä "parasta" (optimaalista) lähdettä, kooderia ja dekooderia tietylle kanavalle, joten se luonnehtii vain kanavaa.

>> Tietojenkäsittelytiede: Tietojenkäsittelytiede 9. luokka. Lisäys 1 lukuun

Lisäys 1 lukuun

1.1. Tiedonsiirto teknisten viestintäkanavien kautta

Kappaleen pääaiheet:

♦ K. Shannonin järjestelmä;
♦ tiedon koodaus ja dekoodaus;
♦ melu- ja melusuojaus. K. Shannonin koodausteoria.

K. Shannonin suunnitelma

Amerikkalainen tiedemies, yksi informaatioteorian perustajista, Claude Shannon, ehdotti prosessikaaviota tiedon siirto teknisten viestintäkanavien kautta, kuten kuvassa. 1.3.

Tällaisen järjestelmän toiminta voidaan selittää käyttämällä tuttua puhelimessa puhumista. Tiedonlähde on puhuja. Koodauslaite on puhelimen luurimikrofoni, jonka avulla ääniaallot (puhe) muunnetaan sähköisiksi signaaleiksi. Viestintäkanava on puhelinverkko (johdot, puhelinsolmujen kytkimet, joiden kautta signaali kulkee). Dekoodauslaite on kuuntelevan henkilön luuri (kuuloke) - tiedon vastaanottaja. Täällä tuleva sähköinen signaali muunnetaan ääneksi.

Kommunikaatiota, jossa lähetys tapahtuu jatkuvan sähköisen signaalin muodossa, kutsutaan analogiseksi tiedonsiirtoksi.

Tietojen koodaus ja dekoodaus

Koodauksella tarkoitetaan mitä tahansa lähteestä tulevan tiedon muuntamista sellaiseen muotoon, joka soveltuu lähetettäväksi viestintäkanavan kautta.

Radioajan kynnyksellä käytettiin morsekoodia. Teksti muutettiin pisteiden ja viivojen sarjaksi (lyhyet ja pitkät signaalit) ja lähetettiin. Sellaisen lähetyksen korvalla vastaanottaneen henkilön oli kyettävä purkaa koodi takaisin tekstiksi. Jo aikaisemmin morsekoodia käytettiin lennätinviestinnässä. Tietojen lähettäminen morsekoodilla on esimerkki diskreetistä viestinnästä.

Tällä hetkellä digitaalista viestintää käytetään laajalti, kun välitetään tiedot koodataan binäärimuotoon (0 ja 1 ovat binäärinumeroita) ja dekoodataan sitten tekstiksi, kuvaksi, ääneksi. Digitaalinen viestintä on tietysti myös diskreettiä.

Melu- ja melusuojaus. K. Shannonin koodausteoria

Termi "kohina" viittaa erilaisiin häiriötyyppeihin, jotka vääristävät lähetettyä signaalia ja johtavat tiedon menettämiseen. Tällaiset häiriöt johtuvat ensisijaisesti teknisistä syistä: viestintälinjojen huono laatu, erilaisten samoja kanavia pitkin lähetettyjen tietovirtojen epävarmuus toisistaan. Usein puhelimessa puhuessamme kuulemme melua, rätiseviä ääniä, jotka vaikeuttavat keskustelukumppanin ymmärtämistä, tai keskustelumme asettuu muiden ihmisten keskusteluun. Tällaisissa tapauksissa melusuojaus on välttämätön.

Ensinnäkin tietoliikennekanavien suojaamiseksi melulta käytetään teknisiä menetelmiä. Tällaiset menetelmät voivat olla hyvin erilaisia, joskus yksinkertaisia, joskus hyvin monimutkaisia. Esimerkiksi suojatun kaapelin käyttäminen paljaan johdon sijaan; erityyppisten suodattimien käyttö, jotka erottavat hyödyllisen signaalin kohinasta jne.

Claude Shannon kehitti erityisen koodausteorian, joka tarjoaa menetelmiä melun käsittelyyn. Yksi tämän teorian tärkeistä ajatuksista on, että viestintälinjan kautta lähetettävän koodin on oltava redundantti. Tästä johtuen tiedon osan menetys lähetyksen aikana voidaan kompensoida. Jos esimerkiksi olet huonokuuloinen puhuessasi puhelimessa, toistamalla jokainen sana kahdesti sinulla on paremmat mahdollisuudet, että toinen henkilö ymmärtää sinut oikein.

Redundanssi ei kuitenkaan saa olla liian suuri. Tämä johtaa viiveisiin ja korkeampiin viestintäkustannuksiin. K. Shannonin koodausteoria antaa meille mahdollisuuden saada koodi, joka on optimaalinen. Tällöin lähetettävän tiedon redundanssi on mahdollisimman pieni ja vastaanotetun tiedon luotettavuus on maksimaalinen.

Nykyaikaisissa digitaalisissa viestintäjärjestelmissä käytetään usein seuraavaa tekniikkaa taistelemaan tiedon menettämisen aikana lähetyksen aikana. Koko viesti on jaettu osiin - paketeihin. Jokaiselle paketille lasketaan kontrolli summa(binäärinumeroiden summa), joka lähetetään tämän paketin mukana. Vastaanottopaikassa vastaanotetun paketin tarkistussumma lasketaan uudelleen, ja jos se ei ole sama kuin alkuperäinen, tämän paketin lähetys toistetaan. Tämä tapahtuu, kunnes lähteen ja kohteen tarkistussummat täsmäävät.

Lyhyesti pääasiasta

Mikä tahansa tekninen tiedonsiirtojärjestelmä koostuu lähteestä, vastaanottimesta, koodaus- ja dekoodauslaitteista sekä viestintäkanavasta.

Koodauksella tarkoitetaan lähteestä tulevan tiedon muuntamista viestintäkanavan kautta lähetettäväksi sopivaan muotoon. Dekoodaus on käänteinen muunnos.

Melu on häiriötä, joka johtaa tiedon menettämiseen.

Koodausteoriassa on kehitetty menetelmiä siirrettävän tiedon esittämiseksi, jotta sen häviöt kohinan vaikutuksesta voidaan vähentää.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Nimeä K. Shannonin ehdottaman tiedonsiirtojärjestelmän pääelementit.
2. Mitä on koodaus ja dekoodaus tiedonsiirrossa?
3. Mitä melu on? Mitä seurauksia sillä on tiedonsiirrossa?
4. Mitä menetelmiä melun torjumiseksi on olemassa?

1.2. Tiedostojen arkistointi ja purkaminen

Kappaleen pääaiheet:

♦ tietojen pakkausongelma;
♦ pakkausalgoritmi vaihtuvapituisella koodilla;
♦ pakkausalgoritmi toistokertoimella;
♦ ohjelmien arkistointi.

Tietojen pakkausongelma

Tiedät jo, että globaalin Internetin avulla käyttäjä pääsee käsiksi valtaviin tietoresursseihin. Internetistä löydät harvinaisen kirjan, esseen melkein mistä tahansa aiheesta, valokuvia ja musiikkia, tietokonepeli ja paljon enemmän. Näiden tietojen lähettäminen verkon kautta voi aiheuttaa ongelmia sen suuren volyymin vuoksi. Viestintäkanavien kapasiteetti on edelleen varsin rajallinen. Siksi siirtoaika voi olla liian pitkä, ja tähän liittyy ylimääräisiä taloudellisia kustannuksia. Lisäksi levytila ​​ei välttämättä riitä suurille tiedostoille.

Ratkaisu ongelmaan on tietojen pakkaus, joka vähentää datan määrää säilyttäen samalla siihen koodatun sisällön. Tällaista pakkausta suorittavia ohjelmia kutsutaan arkistojiksi. Ensimmäiset arkistaattorit ilmestyivät 1980-luvun puolivälissä 1900-luvulla. Niiden käytön päätarkoitus oli säästää tilaa levyillä, joiden tietomäärä oli noina päivinä huomattavasti pienempi kuin nykyaikaisten levyjen määrä.

Tietojen pakkaus (tiedostojen arkistointi) tapahtuu erityisalgoritmeilla. Nämä algoritmit käyttävät useimmiten kahta pohjimmiltaan erilaista ideaa.

Pakkausalgoritmi vaihtuvapituisella koodilla

Ensimmäinen idea: vaihtuvapituinen koodi. Pakkaavat tiedot on jaettu erityisesti osiin (merkkiketjut, "sanat"). Huomaa, että "sana" voi olla myös erillinen merkki (ASCII-koodi). Jokaiselle "sanalle" löydetään esiintymistiheys: tietyn "sanan" toistojen lukumäärän suhde tietotaulukon "sanojen" kokonaismäärään. Tietojen pakkausalgoritmin ideana on koodata yleisimmin esiintyvät "sanat" lyhyemmillä koodeilla kuin harvoin esiintyvät "sanat". Tämä voi pienentää tiedostokokoa merkittävästi.

Tämä lähestymistapa on ollut tiedossa pitkään. Sitä käytetään morsekoodissa, jossa merkit on koodattu erilaisiin piste- ja väliviivasarjoihin, ja useammin esiintyvillä merkeillä on lyhyempi koodi. Esimerkiksi usein käytetty kirjain "A" on koodattu seuraavasti: -. Ja harvinainen kirjain "F" on koodattu: -. Toisin kuin samanpituisissa koodeissa, tässä tapauksessa on ongelma kirjainkoodien erottamisessa toisistaan. Morsekoodissa tämä ongelma ratkaistaan ​​"tauon" (välilyönnin) avulla, joka itse asiassa on Morse-aakkosten kolmas merkki, eli Morse-aakkoset eivät ole kaksi-, vaan kolmimerkkisiä.

Tietokoneen muistiin tallennetut tiedot on tallennettu kaksimerkkisten aakkosten avulla. Ei ole erityistä erotinmerkkiä. Ja silti onnistuimme keksimään tavan pakata tiedot muuttuvan koodin pituudella "sanoilla", jotka eivät vaadi erotinmerkkiä. Tätä algoritmia kutsutaan D. Huffmanin algoritmiksi (julkaistu ensimmäisen kerran vuonna 1952). Kaikki yleiset arkistaattorit toimivat Huffman-algoritmin kaltaisilla algoritmeilla.

Pakkausalgoritmi käyttäen toistokerrointa

Toinen idea: käytä toistokerrointa. Tähän ajatukseen perustuvan algoritmin merkitys on seuraava: jos pakatussa datataulukossa törmäät toistuvien merkkiryhmien ketjuun, se korvataan parilla: toistojen lukumäärä (kerroin) - merkkiryhmä. Tässä tapauksessa pitkillä toistuvilla ketjuilla muistin vahvistus pakkaamisen aikana voi olla erittäin suuri. Tämä menetelmä on tehokkain graafisen tiedon pakkaamisessa.

Arkistoi ohjelmat

Arkistoohjelmat luovat arkistotiedostoja (arkistoja). Arkisto on tiedosto, johon yksi tai useampi tiedosto on tallennettu pakatussa muodossa. Jos haluat käyttää arkistoituja tiedostoja, sinun on poistettava ne arkistosta - pura ne. Kaikki ohjelmia-arkistot tarjoavat yleensä seuraavat ominaisuudet:

Tiedostojen lisääminen arkistoon;
tiedostojen purkaminen arkistosta;
tiedostojen poistaminen arkistosta;
arkiston sisällön katselu.

Tällä hetkellä suosituimmat arkistaattorit ovat WinRar ja WinZip. WinRarissa on edistyneempiä ominaisuuksia kuin WinZip. Erityisesti se mahdollistaa moniosaisen arkiston luomisen (tämä on kätevää, jos arkisto on kopioitava levykkeelle ja sen koko ylittää 1,44 Mt), sekä mahdollisuuden luoda itsepurkautuva arkisto ( tässä tapauksessa itse arkistaattoria ei tarvita tietojen poimimiseen arkistosta) .

Otetaan esimerkki arkistointilaitteiden käytön eduista siirrettäessä tietoja verkon kautta. Koko tekstiasiakirja, joka sisältää parhaillaan lukemasi kappaleen - 31 kt. Jos tämä asiakirja arkistoidaan WinRarilla, arkistotiedoston koko on vain 6 kt. Kuten he sanovat, hyödyt ovat ilmeisiä.

Arkistointiohjelmien käyttö on hyvin yksinkertaista. Luodaksesi arkiston, sinun on ensin valittava siihen sisällytettävät tiedostot, asetettava sitten tarvittavat parametrit (arkistointitapa, arkiston muoto, taltion koko, jos arkisto on moniosainen) ja lopuksi annettava CREATE ARCHIVE -komento. Käänteinen toiminta tapahtuu samalla tavalla - tiedostojen purkaminen arkistosta (arkiston purkaminen). Ensinnäkin sinun on valittava arkistosta purettava tiedostot, toiseksi määritettävä, mihin nämä tiedostot sijoitetaan, ja lopuksi annettava komento PORA TIEDOSTOT ARKISTOSTA. Opit lisää ohjelmien arkistointityöstä käytännön tunneilla.

Lyhyesti pääasiasta

Tiedot pakataan erityisillä arkistointiohjelmilla.

Kaksi yleisintä pakkausalgoritmeissa käytettyä menetelmää ovat muuttuvan pituuden koodin käyttö ja merkkiryhmän toistokertoimen käyttö.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Mitä eroa on vakio- ja muuttuvamittaisilla koodeilla?
2. Mitä ominaisuuksia arkistointiohjelmilla on?
3. Mikä on syy laaja sovellus ohjelmien arkistointi?
4. Tiedätkö muita arkistointiohjelmia tässä kappaleessa lueteltujen lisäksi?

I. Semakin, L. Zalogova, S. Rusakov, L. Shestakova, tietojenkäsittelytiede, 9. luokka
Internet-sivustojen lukijoiden lähettämät

Avoin tietojenkäsittelyoppitunti, koulusuunnitelma, tietojenkäsittelytieteen tiivistelmät, kaikki oppilaan läksyjä varten, lataa tietojenkäsittely luokka 9

Oppitunnin sisältö oppituntimuistiinpanot tukevat kehystunnin esityksen kiihdytysmenetelmiä interaktiivisia tekniikoita Harjoitella tehtävät ja harjoitukset itsetestaus työpajat, koulutukset, tapaukset, tehtävät kotitehtävät keskustelukysymykset retoriset kysymykset opiskelijoilta Kuvituksia ääni, videoleikkeet ja multimedia valokuvat, kuvat, grafiikat, taulukot, kaaviot, huumori, anekdootit, vitsit, sarjakuvat, vertaukset, sanonnat, ristisanatehtävät, lainaukset Lisäosat abstrakteja artikkelit temppuja uteliaille pinnasängyt oppikirjat perus- ja lisäsanakirja muut Oppikirjojen ja oppituntien parantaminenkorjata oppikirjan virheet fragmentin päivittäminen oppikirjaan, innovaatioelementit oppitunnilla, vanhentuneen tiedon korvaaminen uudella Vain opettajille täydellisiä oppitunteja kalenterisuunnitelma vuodeksi keskusteluohjelman metodologiset suositukset Integroidut oppitunnit

Jos sinulla on korjauksia tai ehdotuksia tälle oppitunnille,

Tiedon siirto tapahtuu lähteestä tiedon vastaanottajalle (vastaanottajalle). Lähde Tieto voi olla mitä tahansa: mikä tahansa elävän tai elottoman luonnon esine tai ilmiö. Tiedon välitysprosessi tapahtuu tietyssä materiaaliympäristössä, joka erottaa tiedon lähteen ja vastaanottajan, mikä on ns. kanava tiedon siirto. Tiedot välitetään kanavan kautta tietyn signaalisarjan, symbolien, merkkien muodossa, joita kutsutaan viesti. Vastaanottaja tieto on objekti, joka vastaanottaa viestin, mikä johtaa tiettyihin muutoksiin sen tilassa. Kaikki yllä oleva on esitetty kaavamaisesti kuvassa.

Tiedon siirto

Ihminen saa tietoa kaikesta, mikä häntä ympäröi aistien kautta: kuulo, näkö, haju, kosketus, maku. Ihminen saa suurimman määrän tietoa kuulon ja näön kautta. Ääniviestit havaitaan korvalla - akustisilla signaaleilla jatkuvassa väliaineessa (useimmiten ilmassa). Näkö havaitsee valosignaaleja, jotka välittävät kuvia esineistä.

Jokainen viesti ei ole ihmiselle informatiivinen. Esimerkiksi tuntemattomalla kielellä oleva viesti, vaikka välitetään henkilölle, ei sisällä hänelle tietoa eikä voi aiheuttaa riittäviä muutoksia hänen tilassaan.

Tietokanava voi olla joko luonnollinen (ilmakehän ilma, jonka kautta ääniaaltoja välittyy, auringonvalo heijastuu havainnoista) tai keinotekoisesti luotu. Jälkimmäisessä tapauksessa puhumme teknisistä viestintävälineistä.

Tekniset tiedonsiirtojärjestelmät

Ensimmäinen tekninen väline tiedon välittämiseen etäisyyden yli oli lennätin, jonka amerikkalainen Samuel Morse keksi vuonna 1837. Vuonna 1876 amerikkalainen A. Bell keksi puhelimen. Perustuu saksalaisen fyysikon Heinrich Hertzin (1886) sähkömagneettisten aaltojen löytöihin, A.S. Popov Venäjällä vuonna 1895 ja lähes samanaikaisesti hänen kanssaan vuonna 1896 G. Marconin toimesta Italiassa, radio keksittiin. Televisio ja Internet ilmestyivät 1900-luvulla.

Kaikki luetellut tekniset tiedonvälityksen menetelmät perustuvat fyysisen (sähköisen tai sähkömagneettisen) signaalin lähettämiseen etäisyyden yli ja niihin sovelletaan tiettyjä yleisiä lakeja. Näitä lakeja tutkitaan viestintäteoria, joka syntyi 1920-luvulla. Viestintäteorian matemaattinen laite - matemaattinen viestinnän teoria, jonka on kehittänyt amerikkalainen tiedemies Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916–2001), Yhdysvallat

Claude Shannon ehdotti mallia tiedonsiirtoprosessista teknisten viestintäkanavien kautta, jota edustaa kaavio.

Teknisten tietojen siirtojärjestelmä

Koodauksella tarkoitetaan tässä mitä tahansa lähteestä tulevan tiedon muuntamista muotoon, joka soveltuu sen välittämiseen viestintäkanavan kautta. Dekoodaus - käänteinen signaalisekvenssin muunnos.

Tällaisen järjestelmän toiminta voidaan selittää käyttämällä tuttua puhelimessa puhumista. Tiedonlähde on puhuja. Koodauslaite on puhelimen luurimikrofoni, jonka avulla ääniaallot (puhe) muunnetaan sähköisiksi signaaleiksi. Viestintäkanava on puhelinverkko (johdot, puhelinsolmujen kytkimet, joiden kautta signaali kulkee). Dekoodauslaite on kuuntelevan henkilön luuri (kuuloke) - tiedon vastaanottaja. Täällä tuleva sähköinen signaali muunnetaan ääneksi.

Moderni tietokonejärjestelmät tiedonsiirto - tietokoneverkot toimivat samalla periaatteella. On olemassa koodausprosessi, joka muuntaa binaarisen tietokonekoodin fyysinen signaali viestintäkanavan kautta lähetetty tyyppi. Dekoodaus käsittää lähetetyn signaalin muuntamisen takaisin tietokonekoodiksi. Esimerkiksi kun käytät puhelinlinjoja sisään Tietokoneverkot Koodaus-dekoodaustoiminnot suorittaa laite, jota kutsutaan modeemiksi.

Kanavan kapasiteetti ja tiedonsiirtonopeus

Teknisten tiedonsiirtojärjestelmien kehittäjien on ratkaistava kaksi toisiinsa liittyvää ongelmaa: miten varmistetaan suurin nopeus tiedonsiirto ja kuinka vähentää tiedon menetystä lähetyksen aikana. Claude Shannon oli ensimmäinen tiedemies, joka tarttui näihin ongelmiin ja loi uuden tieteen sille ajalle - informaatioteoria.

K. Shannon määritteli menetelmän viestintäkanavien kautta välitetyn tiedon määrän mittaamiseksi. He esittelivät konseptin kanavan kapasiteetti,suurimmaksi mahdolliseksi tiedonsiirron nopeudeksi. Tämä nopeus mitataan bitteinä sekunnissa (myös kilobittejä sekunnissa, megabittiä sekunnissa).

Viestintäkanavan kapasiteetti riippuu siitä tekninen toteutus. Esimerkiksi tietokoneverkot käyttävät seuraavia viestintätapoja:

puhelinlinjat,

Sähkökaapelin liitäntä,

kuituoptisen kaapelin viestintä,

Radioviestintä.

Puhelinlinjojen kapasiteetti on kymmeniä, satoja kbit/s; Kuituoptisten linjojen ja radioviestintälinjojen kapasiteettia mitataan kymmenissä ja sadoissa Mbit/s.

Melu, melu suojaus

Termi "kohina" viittaa erilaisiin häiriötyyppeihin, jotka vääristävät lähetettyä signaalia ja johtavat tiedon menettämiseen. Tällaiset häiriöt johtuvat ensisijaisesti teknisistä syistä: viestintälinjojen huono laatu, erilaisten samoja kanavia pitkin lähetettyjen tietovirtojen epävarmuus toisistaan. Joskus puhelimessa puhuessamme kuulemme melua, rätiseviä ääniä, jotka vaikeuttavat keskustelukumppanin ymmärtämistä, tai keskustelumme on päällekkäin täysin erilaisten ihmisten keskustelulla.

Kohinan esiintyminen johtaa lähetetyn tiedon menettämiseen. Tällaisissa tapauksissa melusuojaus on välttämätön.

Ensinnäkin tietoliikennekanavien suojaamiseksi melulta käytetään teknisiä menetelmiä. Esimerkiksi suojatun kaapelin käyttäminen paljaan johdon sijaan; erityyppisten suodattimien käyttö, jotka erottavat hyödyllisen signaalin kohinasta jne.

sen on kehittänyt Claude Shannon koodausteoria, tarjoaa menetelmiä melun torjuntaan. Yksi tämän teorian tärkeistä ajatuksista on, että viestintälinjan kautta lähetettävän koodin on oltava tarpeeton. Tästä johtuen tiedon osan menetys lähetyksen aikana voidaan kompensoida. Jos esimerkiksi olet huonokuuloinen puhuessasi puhelimessa, toistamalla jokainen sana kahdesti sinulla on paremmat mahdollisuudet, että toinen henkilö ymmärtää sinut oikein.

Redundanssi ei kuitenkaan saa olla liian suuri. Tämä johtaa viiveisiin ja korkeampiin viestintäkustannuksiin. Koodausteorian avulla voit saada optimaalisen koodin. Tällöin lähetettävän tiedon redundanssi on mahdollisimman pieni ja vastaanotetun tiedon luotettavuus on maksimaalinen.

Nykyaikaisissa digitaalisissa viestintäjärjestelmissä käytetään usein seuraavaa tekniikkaa taistelemaan tiedon menettämisen aikana lähetyksen aikana. Koko viesti on jaettu osiin - paketteja. Jokaiselle paketille se lasketaan tarkistussumma(binäärinumeroiden summa), joka lähetetään tämän paketin mukana. Vastaanottopaikassa vastaanotetun paketin tarkistussumma lasketaan uudelleen ja jos se ei ole sama kuin alkuperäinen summa, tämän paketin lähetys toistetaan. Tämä tapahtuu, kunnes lähteen ja kohteen tarkistussummat täsmäävät.

Pohdittaessa tiedon siirtoa propedeuttisilla ja tietojenkäsittelytieteen peruskursseilla, tätä aihetta tulisi käsitellä ennen kaikkea henkilön asemasta tiedon vastaanottajana. Kyky saada tietoa ympäröivästä maailmasta on ihmisen olemassaolon tärkein edellytys. Ihmisen aistielimet ovat ihmiskehon informaatiokanavia, jotka kommunikoivat ihmisen ja ulkoisen ympäristön välillä. Tämän kriteerin perusteella tieto jaetaan visuaaliseen, kuuloon, hajuun, tuntoon ja makuun. Syitä sille, että maku, haju ja kosketus välittävät tietoa ihmiselle, on seuraava: muistamme tuttujen esineiden tuoksut, tutun ruoan maun ja tunnistamme tutut esineet kosketuksesta. Ja muistimme sisältö on tallennettua tietoa.

Oppilaille tulee kertoa, että eläinmaailmassa aistien informaatiorooli poikkeaa ihmisen omasta. Hajuaistilla on eläimille tärkeä tiedotustehtävä. Lainvalvontaviranomaiset käyttävät palvelukoirien lisääntynyttä hajuaistia rikollisten etsintään, huumeiden havaitsemiseen jne. Eläinten visuaalinen ja kuuloinen havainto poikkeaa ihmisten omasta. Tiedetään esimerkiksi, että lepakot kuulevat ultraääntä ja kissat näkevät pimeässä (ihmisen näkökulmasta).

Tämän aiheen puitteissa opiskelijoiden tulee pystyä antamaan konkreettisia esimerkkejä tiedonsiirtoprosessi, määritä näille esimerkeille tiedon lähde, vastaanottaja, käytetyt tiedonsiirtokanavat.

Lukiossa tietojenkäsittelytiedettä opiskellessaan tulee perehtyä teknisen viestinnän teorian perusperiaatteisiin: koodauksen, dekoodauksen, tiedonsiirtonopeuden, kanavakapasiteetin, melun, häiriösuojauksen käsitteisiin. Näistä asioista voidaan keskustella aiheesta " Tekniset keinot Tietokoneverkot".