Модель передачи информации по техническим каналам связи

10 класс
Тема: «Передача информации»
Вы узнаете:
Модель К.Шеннона передачи информации по
техническим каналам связи.
Количественные характеристики передачи информации.
Вы научитесь:
Рассчитывать объем информации, передаваемый по
каналам связи, при известной скорости передачи
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Справка
Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon,
1916, учился в Мичигане, защитил диссертацию в
MIT по применению булевой алгебры для
оптимизации работы реле, с 1956 года
преподавал в MIT, работал как математикисследователь в телефонной компании Белла с
1941 по 1972 год. В 1948 году вышла в свет его
Математическая Теория Связи (A Mathematical
Theory of Communication), что ознаменовало
создание общей теории передачи и обработки
информации.
Он
предложил
линейную
схематическую модель системы коммуникации и
дал метод анализа ошибок в сигнале. В 1966 году
награжден Национальной медалью науки.
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Модель передачи информации по
техническим каналам связи
(автор Клод Шеннон)
Интернет
Модем
Модем
Шум
Источник
информации
Кодирующее
устройство
Канал
связи
Декодирующее
устройство
Приемник
информации
Защита
от шума
Кодирование – любое преобразование информации, идущей от источника, в
форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Пример
Схема передачи информации по сотовой связи в форме SMS-сообщения
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Пропускная способность канала – это
максимально возможная скорость передачи
информации
Единицы измерения: бит/с (биты в секунду), Кбиты/с (килобиты в
секунду), Мбиты/с (мегабиты в секунду)
Средства связи
Пропускная способность
телефонные линии
Десятки и сотни Кбит/с
электрическая кабельная связь
Десятки и сотни Мбит/с
оптоволоконная кабельная связь
Десятки и сотни Мбит/с
радиосвязь
Десятки и сотни Мбит/с
Пропускная способность канала зависит от
средства связи, способа кодирования
информации, шума
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Шум – это разного рода помехи, искажающие
передаваемый сигнал и приводящие к потере
информации
Причины:
• Плохое качество линий связи
• Незащищенность друг от друга различных
потоков информации, передаваемых по
одним и тем же каналам
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер
Способы защиты от шума
• Использование экранированного кабеля
вместо «голого» провода
• Применение фильтров
• Кодирование с оптимально-избыточным
кодом
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер

СХЕМА КЛОДА ШЕННОНА
Шум (помехи)
КДУ – кодирующее устройство
Источник
информации
КДУ
Защита от шума
ДКДУ – декодирующее устройство
ДКДУ
Канал связи
Приемник
информации
(технические способы защиты каналов связи + избыточный код)
В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов (экранирование
проводов, применение фильтров).
.Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна их важных
идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. Однако нельзя делать
избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона дает
возможность получить оптимальный код (избыточность кода минимально возможная, а достоверность принятой информации –
максимально возможная).
В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с шумом. Все сообщение
разбивается на порции (пакеты). Для каждого пакета вычисляется контрольная сумма, которая передается вместе с данным
пакетом. В р, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.
КОДИРОВАНИЕ – это преобразование информации, поступающей от источника в форму, пригодную для
передачи ее по каналу связи. ДЕКОДИРОВАНИЕ – преобразование информации к форме, пригодной для
восприятия приемником.
© Машенкова Н.А., 2011 по материалам УМК «Информатика и ИКТ» 10-11 классы, авторы И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер