7. Передача информации. Сети infosgs.Narod.Ru›33.Htm http://infosgs.Narod.Ru/35.Htm /3.Htm, ….

Общие вопросы сетей перенесены в УМК

Лекция 2

1. Информация: http://ru.Wikipedia.Org/wiki/

Понятие информации рассматривалось ещё античными философами. До начала промышленной революции, определение сути информации оставалось прерогативой преимущественно философов. В XX веке вопросами теории информации занимаются кибернетика и информатика.

Информация (лат. Informatio – сведения, разъяснение, изложение, осведомленность) — сведения о чем-либо, независимо от формы их представления.

Информация — это сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах или предметах [8]. Известно, что 80...90% информации человек получает через органы зрения и 10...20% — через органы слуха. Другие органы чувств дают в сумме 1...2% информации. Физиологические возможности человека не позволяют обеспечить передачу больших объемов информации на значительные расстояния

Обмен информации возможен лишь между источником информации (ИИ) и получателем информации (ПИ), в общем случае называемые абонентами (корреспондентами). Разные определения информации (от лат. – изложение, разъяснение) отражают уровень рассмотрения этого понятия:

– отображение реального мира; некоторые сведения,

– сведения, представляющие что-то новое для получателя (бытовое),

– сведения, являющиеся предметом переработки данных, совокупность каких-либо данных (техническое).

Главное: информация - это не сами предметы и процессы реального мира, а их представление (отражение) в виде описаний, чертежей, формул, образов, чисел и других абстрактных характеристик

Классификация информации

Информацию можно разделить на виды по различным критериям (ср. Энцикл. и Словари):

• по истинности истинная ложная

• по способу восприятия

  • Визуальная — воспринимаемая органами зрения.

  • Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.

  • Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.

  • Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.

  • Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

• по форме представления

• Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

• Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

• Графическая — в виде изображений, предметов, графиков.

• Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.

• по назначению

• Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.

• Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.

• Секретная — передаваемая узкому кругу лиц и по закрытым (защищённым) каналам.

• Личная (приватная) — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

• по значению

• Актуальная — информация, ценная в данный момент времени.

• Достоверная — информация, полученная без искажений.

• Понятная — информация, выраженная на языке, понятном тому, кому она предназначена.

• Полная — информация, достаточная для принятия правильного решения или понимания.

• Полезная — полезность информации определяется субъектом, получившим информацию в зависимости от объёма возможностей её использования.

В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина. С точки зрения различных областей знания, данное понятие описывается своим специфическим набором признаков. Значение термина в различных областях знания рассмотрено далее ….

2. Передача информации. Передачей семантической информации называется процесс её пространственного переноса от источника к получателю (адресату). Передавать и получать информацию человек научился даже раньше, чем хранить её. Речь является способом передачи, который использовали наши далекие предки в непосредственном контакте (разговоре) — ею мы пользуемся и сейчас. Для передачи информации на большие расстояния необходимо использовать значительно более сложные информационные процессы.

Для осуществления такого процесса информация должна быть некоторым образом оформлена (представлена). Для представления информации используются различные знаковые системы — наборы заранее оговоренных смысловых символов: предметов, картинок, написанных или напечатанных слов естественного языка. Представленная с их помощью семантическая информация о каком-либо объекте, явлении или процессе называется сообщением.

Очевидно, что для передачи сообщения на расстояние информация должна быть перенесена на какой-либо мобильный носитель. Носители могут перемещаться в пространстве с помощью транспортных средств, как это происходит с письмами, посылаемыми по почте. Такой способ обеспечивает полную достоверность передачи информации, поскольку адресат получает оригинал сообщения, однако требует значительного времени для передачи. С середины XIX века получили распространение способы передачи информации, использующие естественно распространяющийся носитель информации — электромагнитные колебания (электрические колебания, радиоволны, свет). Реализация этих способов требует комплексные информационные технологии (ИТ), которые включают этапы::

1. формирование информации (содержательный уровень, перенос информации, содержащейся в сообщении, на носитель,  кодирования, ….

2. переработка информации (преобразование, хранение, обработка, передача по каналу связи, …..;

3. использование результатов работы с информацией (отображение, регистрация, новое сообщение, обратного преобразования кода сигнала в код сообщения — декодирования.

Использование электромагнитных носителей делает доставку сообщения адресату почти мгновенной, однако требует дополнительных мер по обеспечению качества (достоверности и точности) передаваемой информации, поскольку реальные каналы связи подвержены воздействию естественных и искусственных помех.

Устройства, реализующие процесс передачи данных, образуют системы связи. В зависимости от способа представления информации системы связи можно подразделять на знаковые (телеграф, телефакс), звуковые (телефон), видео и комбинированные системы (телевидение). Наиболее развитой системой связи в наше время является Интернет.

.

Связь — техническая база, обеспечивающая передачу и прием информации между удаленными друг от друга людьми или устройствами. Аналогия между связью и информацией такая же, как у транспорта и перевозимого груза. Средства связи не нужны, если нет информации, как не нужны транспортные средства при отсутствии груза.

Сообщение — форма выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние. Различают оптические (телеграмма, письмо, фотография) и звуковые (речь, музыка) со- общения. Документальные сообщения наносятся на определенные носители (чаще всего на бумагу) и там же хранятся. Сообщения, предназначенные для обработки в компьютерных информационных системах, принято называть данными.

Информационный параметр сообщения — параметр, в изменении которого «заложена» информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений — коэффициент отражения, для подвижных — яркость свечения участков экрана. По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.

Сигнал — физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными. Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым. Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения.

Чаще рассматривают принципы и средства связи, основанные на использовании электрической энергии в качестве переносчиков сообщений, т.е. электрических сигналов. Выбор электрических сигналов для переноса сообщений на расстояние обусловлен их высокой скоростью распространения (около 300 000 км/с).

В технике связи наряду с абсолютными единицами измерения параметров электрических сигналов (мощности, напряжения и тока) широко используются относительные единицы. Уровнем передачи сигнала в некоторой точке канала или тракта называют логарифмическое преобразование отношения значения энергетического параметра S (мощности, напряжения или тока) к эталонному значению S₀ этого же параметра. Правило преобразования определяется формулой Р = m log_a(S/S₀), где m— масштабный коэффициент.

Уровни передачи измеряются в децибелах, если справедливы соотношения:

- для уровней по мощности: P₁ = 10 lg (Р/Р₀);

- для уровней по напряжению: P₂ = 20 lg (U/U₀);

Уровень передачи называется абсолютным, если Р₀=1 мВт, а для звука 10^-8 Вт (расчёт для колонки в 100 Вт).

Для сравнения мощностей сигналов, передаваемых по системе электросвязи, используются логарифмические единицы – децибелы (обозначается дБ, dB). Бел – десятичный логарифм отношения двух мощностей (физическая природа сравниваемых мощностей может быть электрическая, электромагнитная, акустическая, но выражена в одинаковых единицах, например ваттах). Примеры: - на выходе Прм отношение сигнал/шум = 2,5 дБ,

- в кабеле на 1 км уменьшение сигнала в 2,5 дБ,

- шум в тихом классе =20 дБ, ПчУ =40 дБ, боль ухе =130 дБ.

Значение слова Данные по Ефремовой: 1. Сведения, факты, характеризующие кого-л., что-л., необходимые для каких-л. выводов, решений. 2. Свойства, способности, качества как условия или основания, необходимые для чего-л.

по Ожегову: - Сведения, необходимые для какого-нибудь вывода, решения

- Свойства, способности, качества как условия или основания для чего-нибудь

в Энциклопедическом словаре: - в информатике - информация, представленная в формализованном виде, что обеспечивает возможность ее хранения, обработки и передачи.

по Бизнес-словарю: - сведения, информация, сведения о людях, фирмах, представленные в формализованном виде, удобном для пересылки, интерпретации и обработки.

Лекция 3. Формирование сигналов при передаче информации

Для работы с информацией ее разделяют на отдельные фрагменты определенной формы и формата, называемые сообщениями. Сообщения - совокупность ограниченной длины условных знаков, содержащих некоторую информацию; используемые знаки (буквы, рисунки, сигналы) образуют алфавит, из которого по определенным правилам формируется конкретное сообщение; внешне сообщение характеризуется длиной – количеством знаков.

Как правило, переработка сообщений связана с затратами технических и временных ресурсов; поэтому сообщения заменяются набором сигналов. Сигнал (носитель информации) – это физический процесс или параметр, позволяющий зафиксировать знаки алфавита (сообщение) и способный передаваться от источника информации к потребителю. Виды сигналов: звуковые, механические, электрические, оптические, радио, магнитные, электронные, …..

Параметры сообщений:

Информационная емкость сообщения определяется его длиной и вероятностью появления конкретного сигнала в каждом разряде (элементе). Например, сообщение состоит из двух а1 и а2 независимых и равновероятных элементов (m – число возможных исходов): J=nlog₂m=1log₂2=1бит. Для слова из 7 букв русского языка (при равномерном и независимом распределении букв!) имеем: J=n log₂m=7log₂32=35.

Избыточность источника информации – относительное количество данных, не влияющих на содержание сообщения; например, излишние слова, союзы, знаки препинания исключают из телеграмм (в русском языке до 50%).

Производительность источника информации – среднее количество информации, создаваемое источником в единицу времени. Канал связи включает ряд средств для преобразования сигналов к удобному для передачи виду, которые обеспечивают требуемую степень достоверности передачи. В общем случае это могут быть модулятор, демодулятор, шифратор, дешифратор, устройства сравнения и голосования, каналы обратной связи.

Достоверность передачи информации оценивается степенью соответствия принятого сообщения переданному (коэффициент ошибок передачи к_ош=N_иск/N_общ , где N_иск – число ошибочно принятых, искажённых элементов сообщения, N_общ – общее число переданных элементов, длина сообщения). Допустимый уровень достоверности передачи оценивается для различных сообщений по-разному (передача музыки, человеческого голоса, цвета, управляющих сигналов, чисел и т.п.).

Взаимодействие непрерывных и дискретных сигналов зависит от природы сообщения. За время t_к–t_н непрерывный сигнал образует бесконечное множество значений в некоторых пределах, которые являются непрерывными функциями времени (телефонные, фототелеграфные сигналы).

Дискретные сигналы могут иметь конечное число значений. При обработке дискретных сигналов все их уровни удобно фиксировать с использованием кодирования цифрами, а далее использовать эти цифры для обработки (такие сигналы называются цифровыми). Применение цифровых сигналов получает всё более широкое распространение в силу их простоты реализации в микроэлектронике и повышенной достоверности.

Обобщёнными физическими параметрами сигнала являются:

а) длительность Т,

б) ширина спектра частот f = f_max – f_min ,

в) динамический диапазон сигнала Н характеризует превышение максимальной мощности сигнала Р_с над мощностью возможных помех Р_п: Н=lg(Р_с/P_n),

д) уровень (амплитуда) сигнала.