Схема передачи информации. Коммуникация как процесс обмена информацией
Используя ресурсы Интернет, найти ответы на вопросы:
Задание 1
1. Что представляет из себя процесс передачи информации?
Передача информации - физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:
2. Общая схема передачи информации
3. Перечислите известные вам каналы связи
По типу среды распространения каналы связи делятся на:
4. Что такое телекоммуникации и компьютерные телекоммуникации?Телекоммуникации
(греч. tele - вдаль, далеко и
лат. communicatio - общение) - это передача и прием любой информации
(звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным
электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам,
радиоканалам и другим проводным и беспроводным каналам связи).
Телекоммуникационная сеть
- это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации.
К телекоммуникационным сетям относятся:
1. Компьютерные сети (для передачи данных)
2. Телефонные сети (передача голосовой информации)
3. Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги)
4. Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги)
Компьютерные телекоммуникации - телекоммуникации, оконечными устройствами которых являются компьютеры.
Передача информации с компьютера на компьютер называется синхронной связью, а через промежуточную ЭВМ, позволяющую накапливать сообщения и передавать их на персональные компьютеры по мере запроса пользователем, - асинхронной.
Компьютерные телекоммуникации начинают внедряться в образование. В высшей школе их используют для координации научных исследований, оперативного обмена информацией между участниками проектов, обучения на расстоянии, проведения консультаций. В системе школьного образования - для повышения эффективности самостоятельной деятельности учащихся, связанной с разнообразными видами творческих работ, включая и учебную деятельность, на основе широкого использования исследовательских методов, свободного доступа к базам данных, обмена информацией с партнерами как внутри страны, так и за рубежом.
5. Что такое пропускная способность канала передачи информации?Пропускная способность - метрическая характеристика , показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации , предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел.
В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной/полученной информации за единицу времени.
Пропускная способность - один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.
Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.
(вкратце, поскольку было на 1й лекции)
Процесс передачи схематично рассматривался на первой лекции. Напомним:
Имеется источник и получатель информации. Сообщение от источника к получателю передается посредством канала связи (информационного канала).
В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук - акустические волны в атмосфере, изображение - световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами).
Американским ученым Клодом Шенноном, одним из основателей теории информации, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рисунке.
Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью .
Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.
В настоящее время широко используется цифровая связь , когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 - двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь является дискретной .
Термином "шум" называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. В таких случаях необходима защита от шума.
В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранированного кабеля; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.
Флуктуационные помехи (шумы) – случайно изменяющие напряжение или ток в электронных элементах средств обработки информации. (тепловые помехи, изменения в среде распространения радиоволн и т.д.)
Импульсная помеха – помеха, максимальное значение которой соизмеримо или выше величины полезного сигнала.
Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по каналам связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована.
Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.
В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием 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, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.
В случае распределенной обработки данных важное значение приобретает такой параметр, как скорость передачи информации.
Скорость передачи информации - это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени.
Технические линии информационной связи (телефонные линии, радиосвязь, оптико-волоконный кабель) имеют предел скорости передачи данных, называемый пропускной способностью информационного канала . Ограничения на скорость передачи носят физический характер.
Вопрос 2. Локальная и распределённая обработка данных
При размещении информационного массива (ИМ) на персональном компьютере, который не находится в сети, ИМ всегда используется в монопольном режиме, другими словами, происходит локальная обработка данных. В случае, когда ИМ используют несколько пользователей, они могут работать с ИМ только последовательно, и поэтому вопросов о поддержании корректной модификации ИМ - не стоит, они решаются организационными мерами - то есть определением требуемой последовательности работы конкретных пользователей с соответствующим ИМ. Однако даже в некоторых локальных ИМ требуется учитывать последовательность изменения данных при обработке, чтобы получить корректный результат.
Работа на изолированном компьютере с небольшим ИМ в настоящий момент становится уже нехарактерным для большинства приложений. ИМ отражает информационную модель, построенную конкретным пользователем. ИМ растет по объему и, таким образом, резко увеличивается количество задач, решаемых с его использованием, и в соответствии с этим увеличивается количество приложений, работающих с единым ИМ.
Основным смыслом распределенной обработки данных в информационных системах является упрощение комплексирования вычислительных систем за счет международной и национальной стандартизации аппаратных и программных интерфейсов. Главной побудительной причиной развития концепции открытых систем явились повсеместный переход к использованию локальных компьютерных сетей и те проблемы комплексирования аппаратно-программных средств, которые вызвал этот переход. В связи с бурным развитием технологий глобальных коммуникаций открытые системы приобретают еще большее значение и масштабность.
В случае, когда компьютеры объединяются в локальные сети, появляется возможность распределения приложений, работающих с единым ИМ по сети.
Действительно, в случае создания ИМ для большой структуры, у вас появляется ряд специфических пользователей ИМ, которые имеют свои управленческие функции и территориально могут находиться в разных помещениях, но все они должны работать с единой информационной моделью организации, то есть с единым информационным массивом.
Параллельный доступ к одному ИМ нескольких пользователей, в том случае если ИМ расположен на одной машине, соответствует режиму распределенного доступа к централизованному ИМ. Такие системы называются системами распределенной обработки дан ных.
При работе в сети возможно создание распределенных ИМ по нескольким компьютерам, и возможен параллельный доступ нескольких пользователей к распределенному ИМ.
Система организации данных предназначена для надежного хранения данных, а также отказоустойчивого, высокопроизводительного доступа к устройствам хранения. Существующие в настоящее время методы по обеспечению надежного хранения данных и отказоустойчивого доступа к ним можно охарактеризовать одним словом - дублирование.
Доступ к данным невозможен как в случае выхода из строя каналов (доступа) или вычислительных средств, так и в случае отсутствия необходимой производительности для выполнения прикладных задач.
Вопрос 3. Основные понятия теории кодирования информации в ЭВМ.
На 1 лекции рассматривался вопрос о представлении информации в цифровом виде. Сейчас детальнее разберем данный вопрос.
В ЭВМ используется автоматическое преобразование данных (преобразование данных из одного вида в другой без участия человека-программиста)
Цифровая обработка сигналов – группа методов обработки сигналов на основе цифровых способов.
Преимущества цифровых способов обработки сигналов:
- упрощенная работа с памятью;
- расширение набора арифметических операций;
- беспредельное увеличение точности.
Подготовка информации для обработки и формирование данных в форме удобной для обработки в ЭВМ и передачи от объекта к субъекту по каналам связи посредством определенных сигналов или знаков. Для этого осуществляется кодирование данных, символов, знаков.
Кодирование – переход от исходного представления информации, удобного для восприятия человеком, к представлению, удобному для обработки в технических средствах.
Процедура кодирования сводится к однозначному преобразованию символов одного алфавита в другой по определенному правилу, закону, алгоритму.
Первичный алфавит – исходный, кодируемый алфавит обладающий определенным числом качественных признаков (буквы, символы и т.д.) при помощи которых записано передаваемое сообщение.
Вторичный алфавит – набор однозначно различимых качественных признаков, обладающих необходимыми физическими свойствами для перемещения символов первичного алфавита, при помощи которых сообщение трансформируется в код.
Декодирование – процесс восстановления содержания сообщения по принятому сигналу, представленному в виде кода.
При декодировании необходимым условием является взаимно однозначное соответствие кодовых слов во вторичном алфавите кодируемым символам первичного алфавита.
Различают классификационное и линейное кодирование.
Классификационное – применяется после проведения классификации объектов кодирования (на основе иерархической системы – пример: номер группы факультет, специальность, курс, группа, т.е. кодирование проводится по разрядам).
Линейное – представление алгоритма в виде последовательности не образующих циклы операторов.
В общем случае система кодирования предусматривает предварительное выделение групп объектов, которые составляют серию, затем в каждой серии происходит нумерация объектов. Каждая серия имеет свою нумерацию.
Существуют следующие виды кодов:
Неравномерные коды – коды, в которых сообщения представлены комбинациями с неравномерным количеством символов.
Равномерные – коды, в которых сообщения представлены комбинациями с равным количеством символов.
На сегодняшний день информация так быстро распространяется, что не всегда хватает времени ее осмыслить. Большинство людей редко задумываются о том, как и с помощью каких средств она передается, а уж тем более не представляют себе схему передачи информации.
Основные понятия
Передачей информации принято считать физический процесс перемещения данных (знаков и символов) в пространстве. С точки зрения передачи данных - это спланированное заранее, технически оснащенное мероприятие по перемещению информационных единиц за установленное время от так называемого источника к приемнику посредством информационного канала, или канала передачи данных.
Канал передачи данных - совокупность средств или среда распространения данных. Другими словами, это та часть схемы передачи информации, которая обеспечивает движение информации от источника к получателю, а при определенных условиях и обратно.
Классификаций каналов передачи данных много. Если выделить основные из них, то можно перечислить следующие: радиоканалы, оптические, акустические или беспроводные, проводные.
Технические каналы передачи информации
Непосредственно к техническим каналам передачи данных относятся радиоканалы, оптоволоконные каналы и кабельные. Кабель может быть коаксиальный или на основе витых пар. Первые представляют собой электрический кабель с медным проводом внутри, а вторые - витые пары медных проводов, изолированные попарно, находящиеся в диэлектрической оболочке. Эти кабели довольно гибкие и удобные в использовании. Оптоволокно состоит из оптоволоконных нитей, передающих световые сигналы посредством отражения.
Основными характеристиками являются пропускная способность и помехоустойчивость. Под пропускной способностью принято понимать тот объем информации, который можно передать по каналу за определенное время. А помехоустойчивостью называют параметр устойчивости канала к воздействию внешних помех (шумов).
Общее представление о передаче данных
Если не конкретизировать область применения, общая схема передачи информации выглядит несложно, включает в себя три компонента: «источник», «приемник» и «канал передачи».
Схема Шеннона
Клод Шеннон, американский математик и инженер, стоял у истоков теории информации. Им была предложена схема передачи информации по техническим каналам связи.
Понять эту схему несложно. Особенно если представить её элементы в виде знакомых предметов и явлений. Например, источник информации - человек, говорящий по телефону. Телефонная трубка будет являться кодирующим устройством, которое преобразует речь или звуковые волны в электрические сигналы. Каналом передачи данных в этом случае является узлы связи, в общем, вся телефонная сеть, ведущая от одного телефонного аппарата к другому. Декодирующим устройством выступает трубка абонента. Она преобразует электрический сигнал обратно в звук, то есть в речь.
В этой схеме процесса передачи информации данные представлены в виде непрерывного электрического сигнала. Такая связь называется аналоговой.
Понятие кодирования
Кодированием принято считать преобразование информации, посылаемой источником, в форму, пригодную для передачи по используемому каналу связи. Самый понятный пример кодирования - это азбука Морзе. В ней информация преобразуется в последовательность точек и тире, то есть коротких и длинных сигналов. Принимающая сторона должна декодировать эту последовательность.
В современных технологиях используется цифровая связь. В ней информация преобразуются (кодируется) в двоичные данные, то есть 0 и 1. Существует даже бинарный алфавит. Такая связь называется дискретной.
Помехи в информационных каналах
В схеме передачи данных также присутствует шум. Понятие "шум" в данном случае означает помехи, из-за которых происходит искажение сигнала и, как следствие, его потеря. Причины помех могут быть различные. Например, информационные каналы могут быть плохо защищены друг от друга. Для предотвращения помех применяют различные технические способы защиты, фильтры, экранирование и т. д.
К. Шенноном была разработана и предложена к использованию теория кодирование для борьбы с шумом. Идея заключается в том, что раз под воздействием шума происходит потеря информации, значит, передаваемые данные должны быть избыточны, но в то же время не настолько, чтобы снизить скорость передачи.
В цифровых каналах связи информация делится на части - пакеты, для каждого из которых вычисляется контрольная сумма. Эта сумма передается вместе с каждым пакетом. Приемник информации заново вычисляет эту сумму и принимает пакет, только если она совпадает с первоначальной. В противном случае пакет отправляется снова. И так до тех пор, пока отправленная и полученная контрольные суммы не совпадут.
Что такое коммуникационный процесс? Под коммуникационным процессом мы понимаем процесс обмена информацией между двумя и более людьми. Цель коммуникационного процесса – обеспечить понимание передаваемой информации.
Элементы коммуникационного процесса
Коммуникационный процесс включает в себя четыре основных элемента. Первым элементом является отправитель. Отправитель передает информацию. Вторым элементом является сообщение. Сообщение – закодированная символами информация. Третий элемент – канал передачи сообщения. Четвертый элемент – получатель информации, то есть тот человек или группа людей, которым направляется сообщение.
Этапы коммуникации
Процесс коммуникации состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На каждом этапе велика вероятность искажения информации. Но нужно стараться, чтобы сообщение прошло все этапы с минимальным искажением, не теряя свой смысл.
Первым этапом процесса коммуникации является зарождение идеи. Это очень важный этап, часты случаи, когда процесс обмена информацией прерывается именно на этом этапе. Начало обмена информацией – выбор информации и формулирование идеи. Отправитель выбирает нужную информацию.
Вторым этапом коммуникационного процесса является кодирование и выбор канала. На данном этапе идея превращается в обращение, которое готово к передаче. Прежде чем закодировать обращение, необходимо выбрать систему кодирования. Не стоит забывать о том, что она должна быть известна получателю. Кодовыми знаками могут служить системы письма, видеосистемы, речевые системы (в основе с устной речью), знаки телодвижений, язык жестов, звуковые системы и прочие. Результат кодирования – сообщение, которое является идеей, принадлежащей отправителю. Сообщение должно восприниматься получателем адекватно заложенному в него смыслу.
Третий этап коммуникационного процесса – передача. Отправитель посылает информацию получателю с помощью канала передачи сообщения. Зачастую многие путают этап передачи информации с самим процессом коммуникации. Но ведь передача является лишь одним из этапов коммуникации. А чтобы процесс коммуникации был эффективен, необходимо пройти все этапы коммуникации.
Последним этапом коммуникации является декодирование. Информация, переданная получателю должна быть им раскодирована. Разные получатели могут раскодировать информацию по-разному, зависит это от их опыта и представлений. Процесс коммуникации будет более эффективным, если информация будет тщательно раскодирована.
Информационная обратная связь в коммуникационном процессе
Нельзя забывать о том, что в момент передачи, информация, так или иначе, искажается. Поэтому в коммуникационном процессе должна быть обратная связь, которая осуществляется различными способами. Обратная связь повышает эффективность коммуникационного процесса. Имея обратную связь, мы легко можем контролировать процесс искажения информации на каждом этапе коммуникации.
Технологический процесс передачи информации
Полученная в результате создания, обработки или переработки информация предполагает дальнейшее её хранение в каких-либо накопителях информации и (или) передачу пользователям или в другие хранилища данных. Передача информации подразумевает использование процессов обмена данными. В любом процессе обмена данными участвуют субъекты, передающие и принимающие информацию – источник (отправитель) и потребитель (получатель) соответственно. Для распространения машиночитаемой информации используют различные средства связи – технические системы передачи информации (данных) на расстояние, образующие канал связи и оконечные устройства приёма/передачи (Рис. 3-1). Их иногда их называют телекоммуникациями. Более полно вопросы технических средств, видов и каналов связи рассматриваются в теме 14, а технические средства административно-управленческой связи – в теме 6. В данной теме рассматриваются основные аспекты передачи информации.
В английском языке термин « telecommunication » означает – дистанционная связь, дистанционная передача данных, сеть связи. Определим телекоммуникации , как транспортную среду передачи данных, образуемую с помощью средств связи и используемую для обеспечения индивидуумов, групп пользователей и организаций необходимой им информацией.
Рис. 3-1.Обобщённая структура системы передачи информации
Передатчик служит для преобразования сообщения, поступающего от абонента (источника информации), в сигнал, пригодный для передачи и собственно передачу такого сигнала по каналу связи.
Приёмник предназначен для обратного преобразования полученного сигнала в сообщение, поступающее, в данном случае, абоненту (потребителю информации) на другом (противоположном) конце канала (линии) связи.
Канал связи можно определить как транспортную среду (среду распространения сигналов и т.п.), способствующую (позволяющую) передатчику передавать информацию, а приёмнику – её принимать. Эта среда образуется с помощью кабеля или линии связи, соединяющих передатчик с приёмником. При этом линия связи подразумевает двух или четырёхпроводные физические провода, а канал связи может состоять из различного количества проводов, обеспечивающих одновременную передачу по ним сигналов от нескольких до сотен и тысяч абонентов. Такая среда может создаваться и без физического соединения передатчик с приёмником, т.е. за счёт распространения антенной передатчика радиоволн или иных сигналов и приёма их антенной приёмника.
Устройства приёма/передачи и каналообразования должны обладать в первую очередь следующими качествами: достоверностью, надёжностью, высокой пропускной способностью.
Достоверность передачи информации подразумевает передачу её без искажений.
Под надёжностью понимается точное выполнение системой всех функций и команд.
Пропускная способность характеризуется наибольшим количеством информации, передаваемым в системе за конечный период – единицу времени. Она включает в себя как собственно время передачи информации по каналам связи, так и время, используемое на преобразование данных в устройствах приёма/передачи для их последующей передачи по каналам связи.
Скорость передачи цифровой (дискретной, в отличие от аналоговой) информации по каналам связи измеряется в бодах. 1 бод = 1 бит/сек, то есть скорости изменения дискретного сигнала (1 или 0) в канале связи (передача одного бита в секунду). При передаче данных с помощью модемов скорость измеряется в единицах «бит/с».
Следует отметить, что системы связи, с точки зрения используемой среды распространения информации, делятся на проводные (Рис.3-1) и беспроводные (Рис.3-2).
Беспроводные системы связи организуются аналогично схеме, представленной на Рис. 3-1. Принципиальное отличие заключается в том, что передатчики и приёмники оборудуются антеннами, позволяющими осуществлять связь без проводов (радио связь, эфирную связь). При этом образуется радиоканал (Рис. 3-2.)
Рис. 3-2. Структурная схема передачи информации по радиоканалу
Беспроводные каналы связи обладают худшей помехозащищённостью, но обеспечивают пользователям максимальную мобильность и быстроту организации соединения. Радиоканалы широко используются в коммерческих и оперативных целях, а также на территориях, где отсутствуют проводные линии связи. Системы радиосвязи являются незаменимым средством для построения телекоммуникаций в районах, где из-за географических, климатических и иных условий, например, демографических (низкая плотность населения) не возможно или экономически нецелесообразно использование проводных линий связи.
Для их организации применяют: радио, сотовые и транкинговые (транковые), радиорелейные и спутниковые виды связи.
Загрузка...
