Какие существуют способы борьбы с шумом информатика 8 класс

Урок 2
Работа в локальной сети компьютерного класса в режиме обмена файлами

Содержание урока

Передача информации по техническим каналам связи

Передача информации по техническим каналам связи

Схема Шеннона

Американский ученый, один из основателей теории информации, Клод Шеннон предложил схему процесса передачи информации по техническим каналам связи (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема технической системы передачи информации

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источник информации — говорящий человек. Кодирующее устройство — микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Канал связи — телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующее устройство — телефонная трубка (наушник) слушающего человека — приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Здесь передача информации производится в форме непрерывного электрического сигнала. Это аналоговая связь.

Кодирование и декодирование информации

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.

На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире (коротких и длинных сигналов) и передавался в эфир. Принимавший на слух такую передачу человек должен был суметь декодировать код обратно в текст. Еще раньше азбука Морзе использовалась в телеграфной связи. Передача информации с помощью азбуки Морзе — пример дискретной связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 — двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь, очевидно, тоже является дискретной.

Шум и защита от шума. Теория кодирования Шеннона

Информация по каналам связи передается посредством сигналов различной физической природы: электрических, электромагнитных, световых, акустических. Информационное содержание сигнала заключается в значении или в изменении значения его физической величины (силы тока, яркости света и пр.). 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, передаваемых по одним и тем же каналам. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самыми разными, иногда простыми, иногда очень сложными. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума, и пр.

К. Шеннон разработал специальную теорию кодирования, дающую 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. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации — максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции — пакеты. Для каждого пакета вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным пакетом. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого пакета, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного пакета повторяется. Так происходит до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Коротко о главном

Любая техническая система передачи информации состоит из источника, приемника, устройств кодирования и декодирования и канала связи.

Под кодированием понимается преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Декодирование — это обратное преобразование.

Шум — это помехи, приводящие к потере информации.

В теории кодирования разработаны методы представления передаваемой информации с целью уменьшения ее потерь под воздействием шума.

Вопросы и задания

1. Назовите основные элементы схемы передачи информации, предложенной К. Шенноном.

2. Что такое кодирование и декодирование при передаче информации?

3. Что такое шум? Каковы его последствия при передаче информации?

4. Какие существуют способы борьбы с шумом?

ЕК ЦОР: Часть 2, заключение, дополнение к главе 1, § 1.1. ЦОР № 1.

Источник

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОТ «ШУМА».

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации.

Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам, таким как:

· плохое качество линий связи,

· незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам.

· существуют и другие источники помех, имеющие физическое происхождение.

Иногда, например, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор других людей.

Наличие шума приводит к потере передаваемой информации. В таких случаях необходима защита от шума. Для этого в первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов.

Такие способы бывают самыми разными, иногда простыми, иногда очень сложными. Например: использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Шеннон разработал специальную теорию кодирования, дающую 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. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

В системах передачи информации используется так называемое помехоустойчивое кодирование, вносящее определенную избыточность.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным: избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации — максимальной.

Большой вклад в научную теорию связи внес известный советский ученый Владимир Александрович Котельников. В 1940-1950-х годах им получены фундаментальные научные результаты по проблеме помехоустойчивости систем передачи информации.

Источник

ГДЗ по информатике 8 класс учебник Семакин, Ромашкина параграф 5

Вопросы и задания

1. В чем состоят три основных способа поиска информации во Всемирной паутине?

1. Переход через адрес страницы. Оптимальный способ, однако для него нужно знать точный адрес.
2. Поисковые системы. Наиболее распространенный и актуальный, на данный момент, способ поиска информации им пользуются почти все пользователи регулярно.
3. Гиперссылки. Самый редкий способ, подходит только тогда, когда тематика просматриваемой страницы очень близка к искомому адресу.

2. Каким образом ссылки на конкретные документы попадают в поисковые системы?

Поисковый робот, когда «заходит» на сайт, полностью копирует этот сайт, проходит по всем ссылкам на сайте — так и попадает — индексирует! То есть по всем сайтам раскидывает эти документы

3. Сформулируйте сложные запросы, состоящие из нескольких ключевых слов, используя язык запросов системы Yandex, и осуществите поиск российских компаний в области:

• систем защиты информации.

а) Россия+ мультимедия+компания;

б) Телекоммуникации & Россия & компания,

в) Видеосистемы + Российские компании

г) Системы защиты информации & Россия & компании.

Дополнения к главе 1

Вопросы и задания

1. Назовите основные элементы схемы передачи информации, предложенной К. Шенноном.

Источник информации — кодирующее устройство — канал связи — декодирующее устройство — приемник информации.

В этой схеме так же присутствует «шум» и » защита от шума», эти элементы вертятся возле «канала связи».

2. Что такое кодирование и декодирование при передаче информации?

Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и обработки с помощью символов некого алфавита.

Декодирование — это восстановление сообщения из последовательности кодов.

3. Что такое шум? Каковы его последствия при передаче информации?

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, передаваемых по одним и тем же каналам. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

4. Какие существуют способы борьбы с шумом?

уменьшение уровня шума в источнике его возникновения;

ослабление шума на путях передачи (звукопоглощение, звукоизоляция, установка глушителей шума);

рациональное размещение оборудования;

применение средств индивидуальной защиты.

Вопросы и задания

1. В чем различие кодов постоянной и переменной длины?

В коде постоянной длины каждый символ кодируется последовательностью битов одинаковой длины.

В коде переменной длины наиболее часто встречающиеся «слова» кодируется кодами меньшей длины, а редко встречающиеся «слова» кодами большей длины.

2. Какими возможностями обладают программы-архиваторы?

Программы-архиваторы используют для хранения в упакованном виде больших объемов информации, которая понадобится в будущем; переноса информации между компьютерами; создания в сжатом виде резервных копий файлов.

3. Какова причина широкого применения программ-архиваторов?

При применении программ-архиваторов файл будет на много меньше исходного файла, тем самым можно экономить место на жестком диске.

4. Найдите программы-архиваторы в свободном доступе (кроме перечисленных в этом параграфе) и подготовьте сообщение о них.

Программы-архиваторы перечисленные в этом параграфе: WinRAR и WinZip.
Программы-архиваторы в свободном доступе: 7-Zip, PeaZip, HaoZip, Zipeg и другие.

Источник

ГДЗ по информатике 10 класс учебник Босова параграф 5

1. Опишите схему передачи информации по техническим каналам связи. Укажите компоненты этой схемы в процессе передачи информации при использовании сотовой связи.

2. Какие существуют способы борьбы с шумом в процессе передачи информации?

Использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

3. Как вычисляется объём информации, переданной по каналу связи?

Объём переданной информации I вычисляется по формуле I — v • t, где v — скорость передачи информации (в битах в секунду), a t — время передачи.

4. Охарактеризуйте современные каналы связи. Какими достоинствами они обладают?

Из всех видов каналов передачи информации в последние годы рас­про­с­т­ра­не­ние получили оптико-волоконные кабели и спутниковая связь.

Волоконно-оптический кабель — это система передачи данных, в которой передающей средой являются оптические волокна, изготовленные из специальных видов стекла или пластмассы и называемые световодами.

Преимущества оптико-волоконных передающих устройств:

1. Оптические волокна малогабаритны. Это позволяет упаковывать огромное число световодов в структуру с малым поперечным сечением, имеющую ма­лый вес;

2. Они имеют очень высокую пропускную способность — сотни Мбит/с (для сравнения: скорость передачи по телефонным кабелям от 9600 бит/с, по ко­а­к­си­а­ль­ным — сотни Кбит/с);

Преимущества спутниковой связи (СС):

1. большая пропускная способность;

2. перекрытие огромных расстояний;

3. низкий уровень помех, следовательно, передача информации с высокой надежностью.

5. Скорость передачи информации по некоторому каналу связи составляет 256 000 бит/с. Передача файла через это соединение заняла 2 минуты. Определите размер переданного файла в килобайтах.

Для начала переведём скорость из битов в секунду в килобайты в секунду. (1 кбайт = 8 * 1024 бит)

256000 бит/с = 256000 / (1024 * 8) кбайт/с = 256000 / 8192 кбайт/с = 31,25 кбайт/с.

I = v * t = 31,25 кбайт/с * 2 мин = 31,25 кбайт/с * 120 с = 3750 кбайт.

Ответ: I = 3750 кбайт.

6. Для чего используются диаграммы Гантта? Как они строятся? При решении каких жизненных задач вы можете их применить?

Диаграмма Ганта — это инструмент планирования, управления задачами, который придумал американский инженер Генри Гант (Henry Gantt). Выглядит это как горизонтальные полосы, расположенные между двумя осями: списком задач по вертикали и датами по горизонтали.

На диаграмме видны не только сами задачи, но и их последовательность. Это позволяет ни о чём не забыть и делать всё своевременно.

7. Данные объёмом 100 Мбайт передаются из пункта А в пункт Б по каналу связи, обеспечивающему скорость передачи данных 220 бит/с, а затем из пункта Б в пункт В по каналу связи, обеспечивающему скорость передачи данных 222 бит/с. Задержка в пункте Б (время между окончанием приема данных из пункта А и началом передачи в пункт В) составляет 24 секунды. Сколько времени (в секундах) прошло с момента начала передачи данных из пункта А до их полного получения в пункте В?

из А в Б
(100*2^23)/2^20= 800 сек
из Б в В
(100*2^23)/2^22=200 сек
итого
200+800+24=1024 сек

8. Документ (без упаковки) можно передать по каналу связи с одного компьютера на другой за 40 с. Если предварительно упаковать документ архиватором, передать упакованный документ, а потом распаковать на компьютере получателя, то общее время передачи (включая упаковку и распаковку) составит 20 с. Размер упакованного документа составляет 20% размера исходного документа. Сколько времени (в секундах) ушло на упаковку данных, если известно, что на их распаковку времени потребовалось в два раза больше?

v=Q/t, где v — пропускная способность канала связи, Q — информационный объём передаваемого файла, t — время передачи.
До сжатия:
v= /40,
после:
v=0.2 /х, откуда х= 0,2 /v=(0.2 *40)/ =8 с
х+2х+8=20
3х=20-8
3х=12
х=4 с на упаковку файла

9. Лена скачивает дистрибутив ОС Linux с зарубежного сайта-репозитория, пользуясь односторонним каналом цифровой передачи данных через телевизионное эфирное вещание, обеспечивающим приём информации со скоростью 4 • 223 бит/с. При этом информация передаётся фрагментами по 10 Мбайт. Для начала передачи каждого фрагмента компьютер Лены должен отправить на сервер сообщение-запрос объёмом 32 Кбайт, а после получения фрагмента подтвердить его безошибочный приём отдельным сообщением объёмом 16 Кбайт. Для отправки таких сообщений Лена пользуется радиомодемом GPRS, который обеспечивает скорость передачи информации до 128 • 213 бит/с. Определите минимально возможное время (в секундах), за которое Лена сможет скачать файл дистрибутива объёмом 350 Мбайт.

*10. Ровно в 12:00 папа поставил на скачивание файл и определил, что закачка займёт 20 минут. Когда файл папы был скачан на 20%, мама поставила на скачивание свой файл. Через 6 минут после мамы Коля поставил на скачивание свой файл. При скачивании двух файлов скорость скачивания каждого в два раза ниже первоначальной, при скачивании трёх файлов скорость скачивания каждого в три раза ниже первоначальной, при скачивании одного — равна первоначальной. В какое время закончит скачивание своего файла каждый из членов этой семьи, если объёмы всех скачиваемых файлов равны?1)

У нас есть скорость передачи в кбит/с и мбит/с. Нужно определиться, в каких отношениях находятся кбит/с и бит/с, потому что тут есть две трактовки.
Первая предполагает, что кбит/с — это системная единица Си и тогда 1кбит/с = 1000 бит/с. Вторая — что кбит/с, как и Кбайт/с — единица внесистемная, и тогда 1 кбит/с = 1024 бит/с.
Правильным является первый вариант при написании по стандарту кбит/с, а во втором варианте надо писать Кбит/с. Именно заглавная буква К (и М в мегабитах, мегабайтах) указывают на внесистемность единицы.
Однако, 128 кбит/с кратно степени 2, а не 10, что показывает мнение составителя задачи о том, что 1 кбит = 1024 бита. Условно примем эту версию.

1. Определяем количество фрагментов
350 Мбайт / 10 Мбайт = 35 фрагментов
2. Время отправки запроса на сервер
32 Кбайт / 128 кбит/с = 32 Кбайт / (128/8 Кбайт/с) = 2 с
3. Время приема одного фрагмента
10 Мбайт / 4 Мбит/с = 10 Мбайт / (4/8 Мбайт/с) = 20 с
4. Время отправки подтверждения
16 Кбайт / 128 кбит/с = 16 Кбайт / (128/8 Кбайт/с)= 1с
5. Время на каждый пакет, кроме последнего
2+20+1=23 с
6. Общее время на все пакеты, кроме последнего
23 х 34 = 782 с
7. Время на последний пакет (подтверждение можно не передавать)
2+20 = 22 с
8. Общее время
782+22 = 804 с или 13 минут и 24 секунды

*11. Для передачи помехоустойчивых сообщений, алфавит которых содержит 16 различных символов, используется равномерный двоичный код. Этот код удовлетворяет следующему свойству: в любом кодовом слове содержится чётное количество единиц (возможно, ни одной). Какую наименьшую длину может иметь кодовое слово?

12. Какое значение имеет хранение информации для всего человечества? Для отдельного человека?

Для всего человечества — история, для человека — чтобы помнить какие-нибудь свои воспоминания.

13. Когда была изобретена магнитная запись? Подготовьте небольшое сообщение об этом изобретении и о магнитных носителях информации.

1888 году появилась статья о доработки фонографа Эдиссона и возможности магнитной записи звука. Через 10 лет в Дании был запатентован первый аппарат использующий технологию записи на магнитную ленту. Собственно магнитофон был изобретён в 1935 году.

На данный момент я уже не пользуюсь магнитными носителями, но раньше это было популярно. Так я пользовался: магнитными дискетами 3х дюймовыми, 5ти дюймовыми, видеокассетами, аудиокассетами.

14. Подготовьте небольшое сообщение о физической природе оптического способа записи информации.

15. Вычислите объём учебника информатики в знаках. Выясните, сколько учебников такого же объёма можно записать на CD ёмкостью 700 MB при условии использования восьмиразрядного компьютерного кода. Представьте, помещение каких размеров потребуется для складирования такого количества учебников.

Источник