Передача информации

1. Передача информации
10 класс
2014г.

2. Из базового курса известно:
•Распространение информации происходит в
процессе ее передачи.
•Процесс передачи информации протекает от
источника к приемнику по информационным
каналам связи.

3. Из истории:
• первой технической системой передачи стал
телеграф (1837г.);
• затем был изобретен телефон (1876г. американец
Александр Белл);
• изобретение радио (1895г. - русский инженер
Александр Степанович Попов, 1896г. -
итальянский инженер Г. Маркони)
• в XX веке появились телевидение и Интернет.
Эволюция способов передачи информации
Технические системы передачи
информации

4. • 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.
4
Модель передачи информации
К. Шеннона
Клод Шеннон

5. ШУМ
КАНАЛ
СВЯЗИ
ЗАЩИТА
от ШУМА
КОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ПРИЕМНИК
ИНФОРМАЦИИ
ДЕКОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ИСТОЧНИК
ИНФОРМАЦИИ
Модель передачи информации
по каналам связи

6. КОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
МИКРОФОН
КАНАЛ СВЯЗИ ДЕКОДИРУЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ПРИЕМНИК
Пример работы модели передачи
информации по техническим
каналам

7. 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.
Кодирование и декодирование

8. • Как процесс кодирования происходит на
компьютере?
• Модем – это прибор который выполняет
функции кодирования и декодирования
при использовании телефонных линий в
компьютерных сетях.
8

9. Задачи, решаемые разработчиками
технических систем передачи
информации:
1
• как обеспечить наибольшую
скорость передачи информации;
2
• как уменьшить потери
информации при передаче.
К. Шеннон был первым, взявшимся за
решение этих задач и создавшим науку –
теорию информации.

10. • 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.
10
Пропускная способность канала

11. 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).
11
Пропускная способность канала

12. 1.За 10 с по каналу связи передано 500 байт
информации. Чему равна пропускная способность
канала?
Решение: 500/10=50 байт/с=400бит/с.
2. Какой объем информации можно передать по
каналу с пропускной способностью 10 кбит/с за 1
минуту?
Решение: 10 кбит/с*60 с = 600 кбит.
12
Решение задач

13. 3. Сколько секунд потребуется модему,
передающему сообщения со скоростью 28800бит/с,
чтобы передать 100 страниц текста в 30 строк по 60
символов каждая, при условии, что каждый символ
кодируется 1 байтом?
Решение: Вычислим объем файла в битах
V=100⋅30⋅60⋅8 бит =1440000 бит.
Скорость передачи сообщения q=28800бит/с.
Время равно t=V/q=1440000/28800=50 секунд.
13
Решение задач

14. 4. У Кати есть доступ в Интернет по высокоскоростному
одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость
получения информации 219 бит в секунду.
У Саши нет скоростного доступа в Интернет, но есть
возможность получать информацию от Кати по телефонному
каналу со средней скоростью 215 бит в секунду.
Саша попросил Катю скачать для него данные объемом 5 Мбайт
по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Саше по
низкоскоростному каналу.
Компьютер Кати может начать ретрансляцию данных не раньше,
чем им будут получены первые 512 Кбайт этих данных.
Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах)
с момента начала скачивания Катей данных до полного их
получения Сашей?
14
Решение задач

15. Решение:
Нужно определить, сколько времени будет передаваться
файл объемом 5 Мбайт по каналу со скоростью передачи
данных 215 бит/с; к этому времени нужно добавить задержку
файла у Кати (пока она не получит 512 Кбайта данных по
каналу со скоростью 219 бит/с).
Переведём объём информации из Мбайт в биты:
V=5 Мбайт =5⋅220 байт =5⋅223 бит
Время задержки:
t0=512Кбайт/219бит/с=29⋅210⋅23бит/219бит/с=29+10+3бит/219бит/
с=222 бит/219бит/с=23=8 c
Время скачивания данных Сашей:
t1=5⋅223бит/215бит/с=5⋅28=5⋅256=1280 с
Полное время: t=t0+t1=8 с +1280 с =1288 c
15
Решение задач

16. 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.
16
Шум

17. 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.
Оптимальный код: избыточность передаваемой
информации будет минимальной, а достоверность
приятой информации – максимальной.
17
Защита от шума

18. Большой вклад в научную
теорию связи внес известный
советский ученый Владимир
Александрович Котельников.
В1940-1950-х годах им
получены фундаментальные
научные результаты по
проблеме помехоустойчивости
систем передачи информации.
18
Помехоустойчивость
В.А. Котельников

19. В современных системах цифровой связи для
борьбы с потерей информации при передаче
используется следующая схема:
19
Защита от шума
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.

20. Передача информации в технических системах связи
Модель К. Шеннона
Процедура
кодирования
Процесс передачи
информации по каналу
связи Процедура
декодированияПропускная
способность
канала
Воздействие
шумов на
канал связи
Защита информации от потерь при воздействии шума
Кодирование с
оптимально-
избыточным
кодом
Частичная потеря
избыточной информации
при передаче
Полное
восстановление
исходного кода
Система основных понятий

21. Задания
1. Пропускная способность канала связи 100
Мбит/с. Канал не подвержен воздействиям
шума (например, оптоволоконная линия).
Определите, за какое время по каналу будет
передан текст, информационный объём
которого составляет 100 Кб.

22. Задания
2. Пропускная способность канала связи 10
Мбит/с. Канал подвержен воздействиям
шума, поэтому избыточность кода передачи
составляет 20%. Определите, за какое время
по каналу будет передан текст,
информационный объём которого составляет
100 Кб.

23. Задания
3. Каким техническим средством связи вы чаще
всего пользуетесь? Замечали ли вы при этом
факты потери информации?

24. Использованные источники
• Семакин И.Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень:
учебник для 10-11 классов/ И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер. – 8-е
изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
• http://book.kbsu.ru/theory/chapter3/shannon.html
• http://www.ladlav.narod.ru/i_urok_pi.htm
• http://www.cplire.ru/alt/Kotelnikov/index.html