Передача информации

Модель передачи информации К. Шеннона
Пропускная способность канала
скорость передачи информации
Шум. Защита от шума
План
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Теория связи возникла в 1920 годы. Способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются общим законам.
Математический аппарат теории связи разработал американский ученый Клод Шеннон.
Модель передачи информации К. Шеннона
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Историческая справка
Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon, 30 апреля 1916 — 24 февраля 2001) — американский математик и электротехник, один из создателей математической теории информации, в значительной мере предопределил своими результатами развитие общей теории дискретных автоматов, которые являются важными составляющими кибернетики. В 1936 году закончил Мичиганский университет. После защиты диссертации (1940) в 1941 г. поступил на работу в знаменитые Лаборатории Белла.
С 1956 г. преподавал в МТИ.
В 1948 году опубликовал фундаментальную работу A Mathematical Theory of Communication, в которой сформулированы основы теории информации.
Большую ценность представляет другая работа — Communication Theory of Secrecy Systems (1949), в которой сформулированы математические основы криптографии.
C 1956 — член Национальной академии наук США и Американской академии искусств и наук
Создал теорию информации
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Работу такой схемы рассмотрим на знакомом всем процессе разговора по телефону
Источник информации
Кодирующее устройство
Канал связи
Декодирующее устройство
Шум
Приемник
информации
Защита от шума
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Кодирование - это любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.
Как процесс кодирования происходит на компьютере?
Модем – это прибор который выполняет функции кодирования и декодирования при использовании телефонных линий в компьютерных сетях.
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Пропускная способность канала
Шеннон определил способ измерения информации, передаваемой по каналам связи. Пропускная способность канала – это максимально возможная скорость передачи информации. Измеряется в бит/с, Кб/с, Мб/с
Пропускная способность канала связи зависит от технической реализации:
Телефонной линии
Электрическая кабельная связь
Оптоволоконная кабельная связь
радиосвязь
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Шум. Защита от шума.
Шум - это разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации.
Технические способы защиты каналов связи:
Использованного экранированного кабеля
Применение фильтров
Шеннон разработал специальную теорию кодирования.
Избыточность кода – это многократное повторение передаваемых данных.
Оптимальный код: избыточность передаваемой информации будет минимальной, а достоверность приятой информации – максимальной.
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Владимир Александрович Котельников (1908 – 2005)
Советский радиофизик, один из основателей теоретической радиотехники, академик (1953), с 1970 — вице-президент АН СССР. Р. в Казани. В 1931 окончил Московский энергетический ин-т. С этого же года преподавал в нем (с 1947 — профессор), с 1954 — директор Ин-та радиотехники и электроники АН СССР.
Основные научные работы посвящены проблемам совершенствования методов радиоприема, изучению радиопомех и разработке методов их исключения. С именем Котельникова связано становление и развитие планетной радиолокации, его идеи используются при создании систем управления и контроля космических аппаратов. Под его руководством была проведена радиолокация Венеры (1961—1964), Меркурия (1962), Марса (1963), Юпитера (1963). Радиолокация Венеры позволила уточнить значение астрономической единицы, измерить с большой точностью (вначале до 15, в 1964 — до 2 км) расстояние до ближайшей точки поверхности планеты, определить период ее вращения и направление этого вращения. Радиолокация Меркурия, Марса, Юпитера дала ряд важных сведений о физических свойствах их поверхностей и атмосфер, помогла уточнить элементы орбит планет.
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче часто применяется следующий прием.
Все сообщения разбивается на порции – блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных сумм), которая передается вместе с данным блоком.
В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока и, если она не совпадает с первоначальной суммой, передача данного блока повторяется.
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

1 Кбит (килобит) = 210 бит = 1024 бит
1 Мбит (мегабит) = 210 Кбит = 1024 Кбит
1 Гбит (гигабит) = 210 Мбит = 1024 Мбит
1 Кбайт (килобайт) = 210 байт = 1024 байт
1 Мбайт (мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайт
1 Гбайт (гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайт
1 Тбайт (терабайт) = 210 Гбайт = 1024 Гбайт
log 2 N + log 2 N = 2 log 2 N
То есть количество информации, содержащееся в сообщении, состоящем из m символов одного и того же алфавита, равно m log ₂ N
Задание 1: Вычислить какой объем памяти компьютера потребуется для хранения одной страницы текста на английском языке, содержащей 2400 символов.
Решение: Мощность английского алфавита, включая разделительные знаки, N = 32. Тогда для хранения такой страницы текста в компьютере понадобится 2400 log2 32 бит = 2400 • 5 =12000 бит = 1500 байт
Задание 2: В течение 5 секунд было передано сообщение, объем которого составил 375 байт. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение, если скорость передачи составила 200 символов в секунду?
Решение: Скорость передачи равна 375 байт. 5 = 75 байт / с 75 байт / с соответствуют 200 символам / с. В одном символе содержится 75 байт ? 200 = 0,375 байт = 3 бита, то есть log ₂ N = 3 бита , тогда N = 2³ = 8 символов
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна

Для чего нужна процедура кодирования передаваемой информации?
Что такое декодирование? Каким должен быть его результат?
Каким техническим средством связи вы чаще всего пользуетесь? Замечали ли вы при этом факты потери информации?
Что такое шум по отношению к системам передачи информации?
Закрепление темы.
20.11.2011
Гончарова Наталья Владимировна