Четыре способа передачи информации

Используя ресурсы Интернет, найти ответы на вопросы:

1. Что представляет из себя процесс передачи информации?

Передача информации — физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

Источник информации.
Приёмник информации.
Носитель информации.
Среда передачи.

Схема передачи информации:

Источник информации – информационный канал – приемник информации.

Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи.

2. Общая схема передачи информации

3. Перечислите известные вам каналы связи
Канал связи (англ. channel, data line ) — система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.

По типу среды распространения каналы связи делятся на:

Телекоммуникации (греч. tele — вдаль, далеко и лат. communicatio — общение) — это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационная сеть — это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации.

К телекоммуникационным сетям относятся:
1. Компьютерные сети (для передачи данных)
2. Телефонные сети (передача голосовой информации)
3. Радиосети (передача голосовой информации — широковещательные услуги)
4. Телевизионные сети (передача голоса и изображения — широковещательные услуги)

Компьютерные телекоммуникации — телекоммуникации, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

Передача информации с компьютера на компьютер называется синхронной связью, а через промежуточную ЭВМ, позволяющую накапливать сообщения и передавать их на персональные компьютеры по мере запроса пользователем, — асинхронной.

Компьютерные телекоммуникации начинают внедряться в образование. В высшей школе их используют для координации научных исследований, оперативного обмена информацией между участниками проектов, обучения на расстоянии, проведения консультаций. В системе школьного образования — для повышения эффективности самостоятельной деятельности учащихся, связанной с разнообразными видами творческих работ, включая и учебную деятельность, на основе широкого использования исследовательских методов, свободного доступа к базам данных, обмена информацией с партнерами как внутри страны, так и за рубежом.

5. Что такое пропускная способность канала передачи информации?
Пропускная способность — метрическая характеристика, показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации, предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел.
В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной/полученной информации за единицу времени.
Пропускная способность — один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

5. В каких единицах измеряется пропускная способность каналов передачи информации?

Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах — штуки, бит/сек, тонны, кубические метры и т. д.

Источник

Передача данных и виды связи

Передача данных играет очень большую роль в электронике.

В прошлых статьях по цифровой электронике я рассказывал о цифровых сигналах. Чем же так хороши эти цифровые сигналы? Как это бы странно не звучало, но цифровые сигналы по своей природе являются аналоговыми, так как передаются путем изменения значения напряжения или тока, но передают сигналы с ранее оговоренными уровнями. По своей сути, они являются дискретными сигналами. А что означает слово «дискретный»? Дискретный — это значит состоящий из отдельных частей, раздельный, прерывистый. Цифровые сигналы относятся как раз к дискретным сигналам, так как имеют только ДВА СОСТОЯНИЯ: «активно» и «не активно» — «есть напряжение/ток» и «нет напряжения/тока».

Главный плюс цифровых сигналов в том, что их проще передавать и обрабатывать. Для передачи чаще всего используют напряжение. Поэтому, принято два состояния: напряжение близко к нулю (менее 10% от значения напряжения) и напряжение близко к напряжению питания (более 65% от значения). Например, при напряжении питания схемы 5 Вольт мы получаем сигнал с напряжением 0,5 Вольт — «ноль», если же 4,1 Вольта — «единица».

Последовательный метод передачи информации

Есть просто два провода, источник электрического сигнала и приемник электрического сигнала, которые цепляются к этим проводам.

Это ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ.

Как мы уже сказали, по этим двум проводам мы можем передавать только два сигнала: «есть напряжение/ток» и «нет напряжения/тока». Какие способы передачи информации мы можем реализовать?

Самый простой способ — сигнал есть (лампочка горит) — это ЕДИНИЧКА, сигнала нет (лампочка не горит) — это НОЛЬ

Если пораскинуть мозгами, можно придумать еще несколько различных комбинаций. Например, широкий импульс принять за единичку, а узкий — за ноль:

Или даже вообще взять за единичку и ноль фронт и срез импульса. Внизу рисунок, если подзабыли, что такое фронт и срез импульса.

А вот и практическая реализация:

Да можно хоть сколько придумать различных комбинаций, если «получатель» и «отправитель» согласуют прием и передачу. Здесь я привел просто самые популярные способы передачи цифрового сигнала. То есть все эти способы и есть ПРОТОКОЛЫ. И их, как я уже сказал, можно напридумывать очень много.

Скорость обмена данными

Представьте себе картину… Студенты, идет лекция… Преподаватель диктует лекцию, а студенты ее записывают

Но если преподаватель очень быстро диктует лекцию и в придачу эта лекция по физике или матанализу, то в результате получаем:

Почему же так произошло?

С точки зрения цифровой передачи данных, можно сказать, что скорость обмена данными между «Отправителем» и «Получателем» разная. Поэтому, может быть реальна ситуация, когда «Получатель» (студент) не в состоянии принять данные от «Отправителя» (преподавателя) из-за несоответствия скорости передачи данных: скорость передачи может быть выше или ниже той, на которую настроен приемник (студент).

Данная проблема в разных стандартах последовательной передачи данных решается по-разному:

предварительная договоренность о скорости передачи данных (договориться с преподавателем, чтобы диктовал лекцию медленнее или чуть быстрее);
перед передачей информации «Отправитель» передает некую служебную информацию, используя которую «Получатель» подстраивается под «Отправителя» ( Преподаватель: «Кто не запишет эту лекцию полностью, тот не получит зачет»)

Чаще всего, используется первый способ: в устройствах связи заранее устанавливается необходимая скорость обмена данными. Для этого используется тактовый генератор, который вырабатывает импульсы для синхронизации всех узлов устройства, а также для синхронизации процесса связи между устройствами.

Управление потоком

Также возможна ситуация, когда «Получатель»(студент) не готов принимать передаваемые «Отправителем»(преподавателем) данные по какой-либо причине: занятость, неисправность и др.

Решается эта проблема различными методами:

1) На уровне протоколов. Например, в протоколе обмена оговорено: после передачи «Отправителем» служебного сигнала «начало передачи данных» в течение определенного времени «Получатель» обязан подтвердить принятие этого сигнала путем передачи специального служебного сигнала «готовность к приему».

Данный способ называют «программным управлением потоком» — «Soft»

2) На физическом уровне — используются дополнительные каналы связи, по которым «Отправитель» ДО передачи информации запрашивает у «Получателя» о его готовности к приему). Такой способ называют «аппаратным управлением потоком» — «Hard»;

Оба метода очень распространены. Иногда они используются одновременно: и на физическом уровне, и на уровне протокола обмена.

При передаче информации важно засинхронизировать работу передатчика и приемника. Способ установки режима связи между устройствами называют «синхронизацией». Только в этом случае «Получатель» может правильно (достоверно) принять переданное «Отправителем» сообщение.

Режимы связи

Симплексная связь

В этом случае Получатель может только принимать сигналы от отправителя и никак не может на него повлиять. Это в основном телевидение или радио. Мы можем их только или смотреть или слушать.

Полудуплексная связь

В этом режиме и отправитель и получатель могут передавать друг другу сигналы поочередно, если канал свободен. Отличный пример полудуплексной связи — это рации. Если оба абонента будут трещать каждый в свою рацию одновременно, то никто никого не услышит.

— Первый, первый. Я второй. Как слышно?

— Слышу вас нормально, отбой!

Сигнал может посылать только отправитель, в этом случае получатель его принимает. Либо сигнал может отправлять получатель, а в этом случае отправитель его получает. То есть и отправитель и получатель имеют равные права на доступ к каналу (линии связи). Если они сразу оба будут передавать сигнал в линию, то, как я уже сказал, ничего из этого не получится.

Дуплексная связь

В этом режиме и прием и передача сигнала могут вестись сразу в двух направлениях одновременно. Яркий тому пример — разговор по мобильному или домашнему телефону, или разговор в Skype.

Источник

Кратчайшие, полезные и бесполезные способы передачи информации

Со времен наскальных рисунков человек озаботился вопросом, как в кратчайшие сроки передать сородичам важную информацию. Есть ли поблизости следы медведя, где в последний раз был замечен жирный мамонт, сколько молодых воинов в племени соседей… Передача ценной информации за наименьший отрезок времени — это эффективнейший инструмент эволюции. Глиняная письменность, узелки на веревке, натертые железные пластины, послания, выдолбленные на каменных монолитах — все эти способы повышали эффективность передачи сигналов, но имели неустранимый недостаток. Вам нужен был человек, который донёс бы послание, или птица, которая перенесла бы записку в лапках над морем.

Становление и совершенствование инструментов перекачки информации привело к новой проблеме. Когда информации становится слишком много, требуется больше времени на её обработку и понимание. В XXI веке нам нужен уже не только канал, передающий мысли и чувства со скоростью света, но и мозг, способный такую информацию улавливать.

10 марта 1876 года шотландский изобретатель Александр Белл сказал целых шесть слов (Mr. Watson. Come here. I want to see you), впервые совершив телефонный звонок. Ещё раньше появился факс — в 1843 году устройство придумал другой прославленный шотландец Александр Бейн. А ещё раньше, аж в 1809 году мюнхенским академиком Зёммерингом был изобретён телеграф. Он впервые позволил передавать информацию практически моментально.

Отдельные исследователи называют телеграфные сети «викторианским интернетом». Вы удивитесь, обнаружив на картинке сверху, какое количество подводных кабелей было проложено уже к 1901 году. Типичная картина тех лет — улица, опутанная провода как паутиной гигантских пауков.

Следующим революционным событием, изменившим способы общения, стало появление беспроводной связи. Первое SMS-сообщение было отправлено 3 декабря 1992 года. Смска, как все вы знаете, содержит до 160 символов (в латинице) или до 140 байт (1120 бит) данных. Впервые идея SMS была высказана Матти Макконеном в 1984 году на конференции в Копенгагене. В 1985-м немецкий исследователь Фридхельм Хиллебранд разработал формат SMS. Он вручную подсчитывал количество букв, цифр, знаков пунктуации и пробелов в напечатанных на обычных страницах предложениях, пытаясь подтвердить или опровергнуть мнение, что для отдельного информационного сообщения достаточно несколько строк текста.

Эксперимент Хиллебранда лишь подтвердил точку зрения самого исследователя, согласно которой техническое ограничение, присутствующее изначально в системе, не является камнем преткновения. Вот только для разных языков используются различные кодировки: английский — 7-битная; французский, немецкий — 8-битная кодировка; остальные языки, включая русский, — 16-битная, всего лишь до 70 символов в одном сообщении, что часто бывает недостаточно.

SMS-сленг (txtspk) — это целая культура из сотен сокращений, заменяющих собой длинные шаблонные фразы. Характерны они были не только для коротких кириллических сообщений, но и для «полноценных» английских эсэмэсок. 4u, 2nite, L8R, 10x, имхо и другие сокращения активно использовались как в SMS-переписках, так и в чатах на заре развития интернета.
Другой характерный пример эпохи коротких сообщений показывают нам жители азиатско-тихоокеанского региона. Выбирать с помощью традиционной цифровой клавиатуры из тысяч иероглифов нужные — занятие не самое быстрое. Поэтому мудрые азиаты используют разбиение по «ключам» (подбирая элементы символа), разбиение по звучанию, а также некоторые комбинированные способы.

Существует мнение, что SMS — самый дорогой способ передачи информации, если учитывать соотношение потраченных денег к количеству переданных байт. SMS от полного вымирания в наши дни спасает унифицированность. Любой мессенджер, снижающий расходы на общение до нуля, не будет работать при отсутствии интернета и требует наличие точной такой же программы на телефоне получателя сообщений. А смску можно просто отправить по номеру телефона.

СМС — это еще и часть нашей культуры. Существуют специальный термин для литературы, созданный с помощью сервисов тестовых сообщений мобильных телефонов — «мобильный роман». Такие произведения состоят из «глав» длиной 70-100 слов, для которых характерны сокращения, разговорный, упрощенный и лапидарный стиль изложения. «Мобильные романы» имеют много общего с брошюрками, кратко излагающими содержимое популярных объёмистых литературных произведений.

Это просто космос

На Международной Космической Станции пропускная способность канала «МКС-Земля» составляет 200-400 Кбит/сек. Хотя существуют проекты увеличения пропускной способности канала до 50 Мбит/сек, станция по-прежнему остается местом, где обмен научными данными превышает объём праздных разговоров.

Если вы видели, как в фильме «Марсианин» Марк Уотни поддерживает связь с NASA и обменивается с ними шутками, задумайтесь вот о чём. Прямо сейчас на Марсе работают марсоходы Opportunity и Curiosity, связь с которыми осуществляется через искусственные спутники на орбите планеты. Скорость передачи данных со спутника может варьироваться от 0,5 до 4 мегабит в секунду — в зависимости от текущего расстояния между Землей и Марсом. Однако даже такая связь не постоянна, существуют задержки, во время которых роверы ждут ближайшего коммуникационного окна со спутником, а спутник в свою очередь ждет, когда будет доступна одна из принимающих станций.

С неодушевленными объектами достаточно обмениваться сухим языком программных кодов, но как только человек начнет активнее осваивать ближайшие планеты, понадобится либо совершенствовать каналы связи, либо увеличивать объем информации, который можно будет уместить в один информационный блок.

Краткий пересказ эмоций

WhatsApp, Viber, Hangouts, «ВКонтакте», «Одноклассники», Facebook, Skype, Telegram, Jabber, ICQ и прочие SMS-общение не убили, но человеческий разум не остановился в попытках облегчить способы кратного изложения информации. Еще один тренд нашего времени — эмодзи. Автор блога Emojinalysis, например, ставит своим подписчикам шуточные диагнозы о состоянии психиатрического здоровья на основании последних использованных ими пиктограмм Emoji. С помощью Emoji дают интервью, выпускают пресс-релизы, отвечают на неудобные вопросы, рассказывают о личной жизни. В общем, делают всё тоже самое, что делают с обычными словами. Просто так быстрее.

Интернет захлестнула волна анимированных и статичных «жёлтых рожиц» из-за Японии (не путайте с текстовыми смайлами (｡◕‿◕｡), известными ещё с 80-х). Сначала бум пейджеров в середине 1990-х привел к расцвету символов-эмоций. Следующий «взрыв графических эмоций» случился в 2011 году, когда мощное землетрясение в Японии нарушило традиционные способы коммуникации. Компании NHN Japan, NHN Corp. выпустили приложение Line — мессенджер, который должен был обеспечивать надёжную связь между абонентами вне зависимости от качества связи операторов, пострадавших от стихийных бедствий. Одной из особенностей Line были наборы забавных картинок (стикеров), которыми легко можно было выразить различные эмоции.

В отеле Aloft Manhattan Downtown в Нью-Йорке ввели систему обслуживания, основанную на анализе эмодзи-сообщений постояльцев.

Эволюция способов передач информации на эмодзи не остановилась. Существует приложение Noice, в котором есть озвученные смайлы-эмотиконы. Мессенджер Yo позволяет отправлять только одно единственное сообщение — Yо — сопровождающееся соответствующим стандартным звуком. В мессенджере Emojli общаться можно только при помощи смайликов — немного напоминает общение с помощью рисунках на камнях. , почему бы и нет.

Эмодзи-клавиатура, созданная из 14 обычных клавиатур. На каждой клавише есть наклейка с эмодзи — всего более 1000.

Иные способы

QR-код — популярный формат передачи текста (который многие ненавидят за бессмысленность и усложнение обычного процесса прочтения информации), «зашифрованного» через изображение. Используя программный декодер, можно значительно сократить скорость обмена информацией, например, кодируя русскую SMS 7-битным алфавитом или отправляя на телевизор последовательность сменяющих друг друга видеокадров с разной степенью яркости. Такие необычные методы используются редко, но поиск новых решений в способах передачи информации продолжаются. К слову, учёные из университета Йорка (Канада) и университета Варвика (Великобритания) разработали метод передачи текстового сообщения на расстояние в несколько метров на молекулярном уровне, то есть с помощью запаха. Тем самым они повторили природный механизм, которому уже несколько миллионов лет — к примеру, муравьи с помощью феромонов оставляют след на дороге с указанием маршрута.

Возможно, эмодзи, запись информации в генах цветовыми маркерами, штрих-коды, отправка данных по магистральным линиям электропередач, квантовая запутанность для мгновенной коммуникации и другие увлекательные способы передачи информации приведут нас к некоему аналогу пиктографического письма. Это хорошо или плохо?
¯\_(ツ)_/¯

Источник