Презентация к уроку Передача информации по каналам связи

Передача информации Отправитель информации Получатель информации Канал передачи информации Канал обмена информацией Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность, или скорость передачи информации.Пропускная способность равна количеству информации, которое может передаваться по каналу за единицу времени.Пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с, Мбит/с. 1024 Мбит/с = 210 Мбит/с = 1Гбайт/с 1024 Кбит/с = 210 Кбит/с = 1Мбайт/с 1024 бит/с = 210 бит/с = 1 Кбайт/с 8 бит/с = 23 бит/с = 1 байт/с Соотношения между единицами пропускной способности Для любого канала связи, в котором есть помехи, пропускная способность ограничена. Это значит, что есть некоторая наибольшая возможная скорость передачи данных, которую принципиально невозможно превысить. Объем информации I, переданной по каналу за время t, вычисляется по формуле I = v·t, где v - скорость передачи информации. Например, если скорость передачи данных равна 512 000 бит/c, за 1 минуту можно передать файл объемом512 000 бит/с х 60 c = 30 720 000 бит = 3 840 000 байт = 3075 Кбайт  3 Мбайт. Скорость передачи данных В реальных каналах связи всегда присутствуют помехи, искажающие сигнал. В некоторых случаях ошибки допустимы, например, при прослушивании радиопередачи через Интернет небольшое искажение звука не мешает понимать речь. Получена цепочка нулей и единиц 1010101110 Ошибки в передаче данных Простейший вариант организации помехоустойчивого канала связи – это добавить один бит в конце блока данных, который будет равен 1, если в основном сообщении нечетное число единиц, и равен 0 для сообщения с четным числом единиц. Этот дополнительный бит называется битом четности. Бит четности Требуется передать два бита данных. Возможно всего 4 разных сообщения: 00, 01, 10 и 11. Первое и четвертое из них содержат четное число единиц (0 и 2), значит, бит четности для них равен 0. Во втором и третьем сообщениях нечетное число единиц (1), поэтому бит четности будет равен 1. Таким образом, сообщения с добавленным битом четности будут выглядеть так:000, 011, 101, 110 000, 011, 101, 110Первые два бита несут полезную информацию, а третий – вспомогательный, он служит только для обнаружения ошибки. Обратим внимание, что каждое из этих сообщений содержит четное число единиц. Например: метод контрольной суммы (англ. CRC = Cyclic Redundancy Check – проверка с помощью циклических сумм). Если контрольная сумма блока данных, вычисленная приемником по специальному довольно сложному алгоритму, не совпадает с контрольной суммой, записанной передающей стороной, произошла ошибка. Метод контрольной суммы Для повышения помехоустойчивости передачи данных следует настолько увеличить избыточность кода (добавить «лишние» биты), что небольшое число ошибок все равно позволяет достаточно уверенно распознать переданное сообщение. Помехоустойчивые коды Например, пусть нужно передать один бит, 0 или 1. Утроим его, добавив еще два бита, совпадающих с первым. Таким образом, получается два «правильных» сообщения:000 и 111. Теперь посмотрим, что получится, если при передаче одного из битов сообщения 000 произошла ошибка, и приемник получил искаженное сообщение 001. Заметим, что оно отличается одним битом от 000, и двумя битами от второго возможного варианта - 111. Значит, скорее всего, произошла ошибка в последнем бите и сообщение нужно исправить на 000. Если приемник получил 101, можно точно сказать, что произошла ошибка, однако попытка исправить ее приведет к неверному варианту, так как ближайшая «правильная» последовательность - это 111. Таким образом, такой код обнаруживает одну или две ошибки. Кроме того, он позволяет исправить (!) одну ошибку, то есть является помехоустойчивым. Помехоустойчивый код - это код, который позволяет исправлять ошибки, если их количество не превышает некоторого уровня. Например: ? В чем можно измерять скорость передачи информации?Почему для любого канала связи скорость передачи данных ограничена?Как вычисляется объем информации, который можно передать за некоторое время?В каких случаях при передаче информации допустимы незначительные ошибки?Что такое избыточность сообщения? Для чего ее можно использовать?Как помехи влияют на передачу информации?Что такое бит четности? В каких случаях с помощью бита четности можно обнаружить ошибку, а в каких – нельзя?Можно ли исправить ошибку, обнаружив неверное значение бита четности?Для чего используется метод вычисления контрольной суммы?Какой код называют помехоустойчивым? Определите максимальный размер файла в Кбайтах, который может быть передан за 10 минут со скоростью 32 килобита/с.У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 256 Кбит/с. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 32 Кбит/с. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объемом 5 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Пете по низкоскоростному каналу. Компьютер Васи 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 Васей данных, до полного их получения Петей? Задача