Урок 5
§5. Передача и хранение информации

5.1. Передача информации

Передача информации — один из самых распространённых информационных процессов. Из курса информатики основной школы вам известно, что процесс передачи информации происходит от источника к приёмнику по информационным каналам связи. При этом можно выделить следующие шаги:

1) передаваемая информация кодируется — представляется в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков;
2) информация переносится на носитель, допускающий транспортировку на расстояние (бумага, электрический импульс, радиосигнал и др.);
3) используются свойства носителя, позволяющие ему преодолеть расстояние, отделяющее источник от приёмника (для бумажных писем — автомобиль, поезд, самолёт; для электрических импульсов — кабель, для радиосигналов — радиоволны и т. д.);
4) дошедший до приёмника сигнал должен быть извлечён из канала связи и перенесён на доступный для обработки носитель;
5) закодированная информация должна быть расшифрована и преобразована в форму, доступную для восприятия с помощью органов чувств человека.

Рассмотрим более подробно технические системы передачи информации, в которых для передачи информации используются технические средства связи (телефон, радио, телевидение и Интернет).

Вспомните, с какими открытиями и изобретениями в области передачи информации связаны имена Александра Белла, Генриха Герца, Александра Степановича Попова и Гульельмо Маркони.

На рисунке 1.13 представлена схема передачи информации по техническим каналам связи, предложенная Клодом Шенноном.

Поясните представленные на схеме (рис. 1.13) процессы на примере разговора по мобильному телефону. Используйте описанные выше шаги процесса передачи информации.

Рис. 1.13. Схема передачи информации по техническим каналам связи

Разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации, называют шумом. Если по каналу передаётся аналоговый сигнал (например, разговор двух подруг в вагоне метро), то при небольших шумах слушателю всё же удаётся понять содержание сообщения благодаря избыточности, существующей у любого естественного языка. Для систем дискретной цифровой связи потеря даже одного бита (если не используется избыточный код) может привести к полному обесцениванию информации.

Большой вклад в развитие теории связи внёс выдающийся советский и российский учёный Владимир Александрович Котельников (1908-2005), заслуги которого признаны во всём мире. Его исследования посвящены проблемам совершенствования методов радиоприёма, изучению радиопомех и разработке методов борьбы с ними.

В современных технических системах связи борьба с шумом (защита от шума) осуществляется по следующим двум направлениям.

1. Устранение технических помех, связанных с плохим качеством линий связи, незащищённостью друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Для устранения таких помех используют экранированные кабели, применяют различные фильтры, отделяющие полезный сигнал от шума и т. д.

2. Избыточное кодирование самого передаваемого сообщения, позволяющее компенсировать потерю какой-то части передаваемой по линиям связи информации.

Избыточность кода — это многократное повторение передаваемых данных.

Но чрезмерная избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи. Поэтому очень важно иметь алгоритмы получения оптимального кода, одновременно обеспечивающего минимальную избыточность передаваемой информации и максимальную достоверность принятой информации.

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации часто применяется следующий приём. Всё сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма, которая передаётся вместе с данным блоком. В месте приёма заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется.

Важной характеристикой современных технических каналов передачи информации является их пропускная способность — максимально возможная скорость передачи информации, измеряемая в битах в секунду (бит/с). Пропускная способность канала связи зависит от свойств используемых носителей (электрический ток, радиоволны, свет). Так, каналы связи, использующие оптоволоконные кабели и радиосвязь, обладают пропускной способностью, в тысячи раз превышающей пропускную способность телефонных линий.

Скорость передачи информации по тому или иному каналу зависит от пропускной способности канала, а также от длины закодированного сообщения, определяемой выбранным алгоритмом кодирования информации.

Современные технические каналы связи обладают целым рядом достоинств:

высокая пропускная способность, обеспечиваемая свойствами используемых носителей;
надёжность, связанная с использованием параллельных каналов связи;
помехозащищённость, основанная на автоматических системах проверки целостности переданной информации;
универсальность используемого двоичного кода, позволяющего передавать любую информацию — текст, изображение, звук.

Cкачать материалы урока