Предмет и методы теории информации

Линия связи (ЛС) – это среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Существуют различные типы линий связи:

Проводные линии связи. Проводные линии связи могут быть воздушными, кабельными, коаксиальными, оптико-волоконными, линиями электропередачи (ЛЭП). Они используются:

– в телефонии – 300–3400 Гц (тональный диапазон);

– в телеграфии – 0–300 Гц

(под тональный диапазон);

– в телевидении – 300–3000 мГц;

– ЛЭП – 500–1000 кГц.

Проводные линии связи характеризуются: помехозащищенностью и волновым сопротивлением r=L/C.

При передаче на большие расстояния необходимо использование промежуточных усилительных пунктов (расстояние зависит от используемых частот и типа ЛС).

2. Радиолинии. Радиолинии могут быть: радиорелейные (РРЛ), коротковолновые (КВ), тропосферные, ионосферные, космические и т.д.

3. Внутриаппаратные тракты. Внутриаппаратные тракты – это прежде всего шины информационного обмена в ЭВМ и тракты магнитной записи (локальная – L – bus; памяти – M – bus; периферийная – X – bus; системная – S – bus).

Многоканальные ЛС – обеспечивают несколько каналов, используя различные методы уплотнения и разделения (частотного, временного, кодового).

Помехи – воздействия, искажающие сигнал. Помехи можно классифицировать:

1) Детерминированные (регулярные) – например, фон источника питания и случайные – например, тепловой шум и т.д.

2) Внутренние, возникающие в самой аппаратуре и внешние.

К внешним помехам относятся:

- атмосферные грозовые разряды, космические излучения и т.д.

- индустриальные (электротехнические, связанные с коммутацией, сварка, транспорт и т.д.);

- интерферентные (глушители).

3) Аддитивные – которые суммируются с основным сигналом и мультипликативные – которые перемножаются с полезным сигналом.

Приемник осуществляет прием сигнала и его демодуляцию. Демодуляция – отделение полезного сигнала от несущей. Демодулятор – устройство для отделения модулирующего сигнала от несущей.

На выходе приемника получается последовательность кодовых комбинаций, которая вследствие действия помех и наличия искажений может отличаться от переданных комбинаций.

Декодер (декодирующее устройство) преобразует кодовые комбинации в сообщения, поступающие получателю.

Основные проблемы систем передачи информации:

Обеспечение достоверности передаваемых сообщений (помехоустойчивость).

2. Обеспечение высокой эффективности передачи сообщений.

Помехоустойчивость – способность системы противостоять вредному действию помех и искажений. Повышению помехоустойчивости способствует увеличение соотношения сигнал – помеха, выбором метода кодирования (помехоустойчивое кодирование), вида модуляции (искажения), передающей среды и т.д.

Эффективность определяется способностью системы обеспечить передачу заданного количества информации с наименьшими затратами мощности сигнала, времени и полосы частот (т.е. наиболее экономичным способом).

3. Системы и сети передачи данных

Система передачи данных – совокупность технических средств, обеспечивающих передачу данных [1].

Первые сети передачи данных появились в начале 50‑х годов, когда линии связи соединяли центральные ЭВМ с удаленными терминалами и другими периферийными устройствами. Стремительное увеличение сетей передачи данных было обусловлено созданием вычислительных систем большой производительности с разделением времени. В связи с широким использованием ЭВМ в различных сферах существенно возрастает потребность в передаче данных. Их применение позволяет использовать:

– удаленный доступ к базам данных (БД) и их обновлению (например: информационные и финансовые службы, продажа авиабилетов и т.д.);

– электронную почту;

– использование удаленных мощных ЭВМ;

– управление объектами в реальном времени и т.д.

Схема системы передачи данных (СПД) приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема системы передачи данных

Система передачи данных включает: аппаратуру передачи данных (АПД); модуль управления линией передачи данных (УЛПД); модем – модулятор и демодулятор, объединенные в одном устройстве; интерфейс – унифицированная система сопряжения. В СПД используются различные типы интерфейсов (например, RS‑232c и др.).

Аппаратура передачи данных предназначена для преобразования передаваемой дискретной информации (данных) в сигналы, пригодные для передачи по каналам связи, и принятой информации к виду пригодному для обработки на приемной стороне.

Сообщения представляют длинные последовательности битов, которые обычно разбиваются на более короткие последовательности, называемые пакетами. Передающий модуль УЛПД преобразует пакет, представляющий поле данных, в кадр, помещая в него ряд управляющих бит, определяющих начало и конец кадра, адрес источника и приемника, проверочные последовательности (полином 32-го порядка), позволяющие обнаружить ошибки в принятых кадрах, запрос на повторную передачу, если обнаружены ошибки и др.

Принимающий модуль УЛПД на конечном пункте из пакетов собирает сообщения.

Системы передачи данных можно объединять в сети по иерархическому принципу, т.е. в многоуровневую систему. Существуют глобальные и локальные вычислительные сети. Глобальная сеть – сеть, покрывающая площадь, которая больше площади города. Локальная сеть (ЛС) – вычислительная сеть, в которой компьютеры и терминалы расположены в географически ограниченном пространстве, чаще всего в пределах одной организации, учреждения, учебного заведения и т.д.

Характеристиками локальной сети являются: топология (шинная, кольцевая, звездная и древовидная), метод доступа (случайный или детерминированный), физическая передающая среда (витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель) и др.

Выбор передающей среды определяется необходимой пропускной способностью. Витая пара используется для ЛС с малой пропускной способностью (менее 1М бит/с или от 50 до 200–300 бод), коаксиальный кабель используется для ЛС со средней пропускной способностью (от 1 до 10 М бит/с или от 600 до 4800 – 9600 бод), оптоволоконный кабель используется для ЛС с большой пропускной способностью (свыше 10 М бит/с или свыше 48 000 бод). При наличии кабельных повторителей максимальное расстояние между узлами в этой сети составляет до 2000 м, а без них до 500 м.

Список литературы

1. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки: Пер. с англ. – М.: Мир, 1986.

2. Бриллюэн Л. Научная неопределенность и информация, М., 1966.

3. Вероятностные методы в вычислительной технике. /Под ред. А.Н. Лебедева, Е.А. Чернявского. – М.: Высш. шк., 1986.

4. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. – М.: Связь, 1984.

 Скачать реферат