Передача информации в компьютерных сетях.

Передача информации по техническим каналам

Технические системы передачи информации

Из истории:

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

Модель передачи информации К. Шеннона

Все перечисленные способы передачи информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются некоторым общим законам.

Исследованием этих законов занимается теория связи , возникшая в 1920-х годах.

Математический аппарат теории связи – математическую теорию связи , разработал ученый Клод Шеннон .

Пример работы модели передачи информации по техническим каналам

КАНАЛ СВЯЗИ

ДЕКОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ПРИЕМНИК

МИКРОФОН

Формы закодированного сигнала, передаваемого по техническим каналам связи:

- электрический ток

- радиосигнал

Современные компьютерные системы передачи информации – это компьютерные сети.

В компьютерных сетях

кодирование – это процесс преобразования двоичного компьютерного кода в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи,

декодирование – это обратный процесс, преобразования передаваемого сигнала в компьютерный код.

Задачи, решаемые разработчиками технических систем передачи информации:

• как обеспечить наибольшую скорость передачи информации;
• как уменьшить потери информации при передаче.

К. Шеннон был первым, взявшимся за решение этих задач и создавшим науку – теорию информации.

• Пропускная способность канала

зависит от его технической реализации.

В компьютерных сетях используются следующие средства связи:

• телефонные линии (10÷100 Кбит/с);
• электрическая кабельная связь;
• оптоволоконная кабельная связь (10÷100 Мбит/с);
• радиосвязь (10÷100 Мбит/с).

• Скорость передачи информации

зависит не только от пропускной способности канала связи, но и от разрядности кодировки информации.

Длину кода сообщения надо делать минимально возможной.

• Шум

Термином «шум» называют разного помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации.

Технические причины возникновения помех:

• плохое качество линий связи;
• незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам.

Наличие шума приводит к потере информации

• Защита от шума

Шеннон разработал специальную теорию кодирования, дающую методы борьбы с шумом.

Одна из важнейших идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным.

Избыточность кода – это многократное повторение передаваемых данных.

• Защита от шума

Избыточность кода не может быть слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи.

Теория кодирования как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным: избыточность передаваемой информации будет минимально возможной , а достоверность принятой информации – максимальной .

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

• Защита от шума

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче:

• все сообщение разбивается на порции – блоки;
• для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком;
• в месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, если она не совпадает с первоначальной, передача повторяется.

Передача информации в технических системах связи

Модель К. Шеннона

Процедура кодирования

Процесс передачи информации по каналу связи

Пропускная способность канала

Защита информации от потерь при воздействии шума

Кодирование с оптимально-избыточным кодом

Воздействие шумов на канал связи

Частичная потеря избыточной информации при передаче

Процедура декодирования

Полное восстановление исходного кода

• Система основных понятий