4. Модель процесса передачи

Взаимодействие между территориально удаленными объектами осуществляется за счет обмена данными. Доставка данных производится по заданному адресу с использованием сетей передачи. Важнейшим звеном цепи является канал передачи данных.

Рассмотрим канал передачи данных как совокупность средств и понятий.

Физической средой передачи данных является реальный канал связи КС. В нем элементы данных передаются в виде физических сигналов. Этот канал называется непрерывным. Сигналы в нем - непрерывные функции времени. Согласование сигнала и канала связи осуществляется по пропускной способности непрерывного канала и по скорости передачи сигнала.

Для согласования сигнала с каналом в структуре канала передачи данных имеются устройства преобразования. Например, для телефонных каналов - модемы. Модем - это совокупность модулятора и демодулятора. С помощью модулятора сигнал воздействует на параметр переносчика сигналов. При этом воздействии спектр сигнала смещается в область частот с наименьшим затуханием в выбранном непрерывном канале связи. Обратно от модулированного сигнала к модулирующему переходят с помощью демодулятора. Модулятор, непрерывный канал и демодулятор образуют дискретный канал. На входе и выходе этого канала существуют дискретные элементы кода. Должны быть согласованы скорость передачи этих элементов кода с пропускной способностью КС.

Для обеспечения помехоустойчивости в структуру канала передачи данных вводится устройство защиты от ошибок УЗО. Оно производит устойчивое кодирование - декодирование сигнала.

Источники ИС и потребители ПС сообщений согласуются с каналом передачи данных устройствами сопряжений УС. На приемной и передающей стороне имеется оконечное оборудование данных ООД. Стык между ООД и аппаратурой передачи, реализующей дискретный канал, унифицируется международными стандартами.

5. Потери при информационном воздействии

Оценим потери информации при внешних и внутренних мешающих воздействиях. Рассмотрим взаимодействие Источника и Потребителя информации на основе обмена сообщениями. Обмен осуществляется с помощью системы ИТ.

Пусть множества сообщений X₀ и Y₀ конечны. В процессе функционирования системы X_0,возникающее на входе системы, порождает Y_0i на выходе системы. Y_0i возникает как итог информационного процесса в системе. Качественная деятельность систем должна обеспечить минимум потерь при этом преобразовании. Для оценки качества системы надо сравнить количество информации, которое содержится в сообщении X_0i с количеством информации в Y_0i (относительно X_0i). Количество информации сообщения X_0i:

, (4) где P(X_0j) - вероятность возникновения на выходе источника сообщения.

Значение собственной информации в сообщении X_0i потребителю неизвестно. Он может судить о нем только по сообщению Y_0i. Количество собственной информации в сообщении Y_0i:

, (5) где Р(Y_0i)-вероятность возникновения сообщения Y_0i на выходе потребителя.

Для нахождения полезной информации необходимо устранить информацию, вносимую помехами. Помеха может быть выражена в виде условной собственной информации

. (6)

Количество информации Y_0i относительно X_0i составит:

. (7)

Если усреднить полученное выражение по множествам сообщений X_0i и Y_0i, то найдем количество взаимной информации - среднее количество информации, которое связывает X₀ и Y₀

, (8)

Н(Y₀)-безусловная энтропия по множеству сообщений Y₀

-условная энтропия по множеству сообщений Y₀ при условии, что множество событий X₀ известно.

Если Y_0i тождественно сообщению X_0i, то вероятности равны:

Р(Y_0i)= P(X_0j), то есть  =1 . (9)

При этом условная энтропия  =0.

Тогда взаимная информация I(X₀, Y₀)= Н(Y₀). (10)

 

Это соотношение для идеальной системы, где информационный процесс реализуется без потерь. Можно представить себе информационный процесс, где условная энтропия приближается к 0. Это может быть, например, процесс хранения.

Однако в реальных условиях имеются внутренние и внешние возмущения. Они вызывают потери информации, которые выражаются членом  . Модель этих потерь можно представить следующим образом. В системе «С» выделяется идеально функционирующая система «ИС» - в ней отсутствуют потери. С ней последовательно связан канал возмущений «КВ».

Выделяем канал возмущений, к которому могут быть отнесены потери информации. Рассматривая канал возмущений как обобщенный канал связи, попытаемся сконпенсировать потери за счет введения избыточности. Избыточность помогает обнаруживать и исправлять ошибку. Численно вносимая избыточная информация соответствует информации потерь  . Для исправления и обнаружения ошибок необходимо соответственное количество информации  =H₀+H_n

Обнаружение ошибок: Н₀-это энтропия двух событий. Одно событие отображает наличие ошибки с вероятностью Р₀. Второе событие - отсутствие ошибки с вероятностью 1-Р_0. Тогда :

 , (11)

Р₀ - вероятность ошибки одинаковая для каждого сообщения.

Если вероятность ошибки зависит от номера принимаемого сообщения, то для обнаружения ошибки используют среднюю вероятность ошибки.

, (12)

- вероятность ошибки в i-ом сообщении

= при j i (13)