情報の転送。 技術情報伝達体制 技術チャネルへの情報伝達に関するプレゼンテーション

情報伝達のプロセスを、図 3 に示す図の形でモデルを使用して表現します。

米。 3. 情報伝達システムの一般化モデル

このモデルを構成する主な要素と、その中で発生する情報変換について考えてみましょう。

1. 情報またはメッセージのソース (AI) は、さまざまな物理的性質のメッセージまたは信号の形式で情報を蓄積、保存、変換、生成できる物質的なオブジェクトまたは情報の主体です。 これは、コンピューターのキーボード、人物、ビデオ カメラからのアナログ出力などです。

2 種類の情報ソースを考えます。有限の時間間隔で情報ソースが有限のメッセージのセットを作成する場合、それは次のようになります。 離散 、それ以外の場合 - 継続的な 。 次のレッスンでは、ソースについてさらに詳しく見ていきます。

情報ソースの出力からの初期メッセージの形式の情報は、ソース エンコーダー (SC) とチャネル エンコーダー (CC) を含むエンコーダーの入力で受信されます。

2.コーダー。

2.1.ソースエンコーダメッセージをプライマリ信号（基本シンボルのセット）に確実に変換します。 .

コードは、メッセージ要素とこれらの要素を記録できる信号の間の明確な対応関係のシステムの形式で、情報の保存、送信、処理中に情報を表示する普遍的な方法であることに注意してください。 コーディングは常に、あるアルファベットから別のアルファベットへの文字の一意の変換に還元できます。 この場合、コードは、この変換を実行するためのルール、法則、アルゴリズムです。

コードは、この法則に従って構築された、二次アルファベットの記号の可能なすべての組み合わせの完全なセットです。 特定のコードに属する文字の組み合わせを呼びます。 隠語 。 それぞれの特定のケースにおいて、特定のコードに属するコード層のすべてまたは一部を使用できます。 さらに、すべての組み合わせを表示することはほとんど不可能な「強力なコード」もあります。 したがって、「コード」という言葉は、まず、変換が実行される法則を意味します。その結果、コードワードが得られます。その完全なセットは、他のコードではなく、このコードに属します。別の法律に従って建設されたもの。

二次アルファベットの記号は、コードベースに関係なく、メッセージの伝達手段にすぎません。 この場合のメッセージは、それが反映する特定の物理的または意味論的な内容に関係なく、主要なアルファベットの文字です。

したがって、ソース エンコーダの目標は、可能な限り最もコンパクトな形式で情報を表現することです。 これは、通信チャネルまたはストレージ デバイスのリソースを効果的に使用するために必要です。 ソースコーディングの問題については、トピック 3 で詳しく説明します。

2.2.チャンネルエンコーダー。ノイズのある通信路で情報を送信すると、受信したデータに誤りが生じる場合があります。 このようなエラーが小さい場合、または発生頻度が低い場合、消費者はその情報を使用できます。 エラーが多数発生すると、受信した情報が使用できなくなります。

チャネルコーディング、 または ノイズ耐性のあるコーディング、送信されたデータを処理する方法です。 減少 エラーの数ノイズの多いチャネルでの送信中に発生します。

チャネル エンコーダの出力では、結果は、と呼ばれる一連のコード シンボルになります。 コードシーケンス . チャネルコーディングの問題については、トピック No. 5 およびコース「電気通信の理論」で詳しく説明します。

耐ノイズ符号化とデータ圧縮の両方は、情報を送信する際に必須の操作ではないことに注意してください。 これらのプロシージャ (およびブロック図内の対応するブロック) が欠落している可能性があります。 ただし、これにより、システムのノイズ耐性が大幅に低下し、伝送速度が大幅に低下し、情報伝送の品質が低下する可能性があります。 したがって、ほとんどすべての最新のシステム (最も単純なものを除く) には、効率的でノイズ耐性のあるデータ コーディングが組み込まれている必要があり、実際に組み込まれています。

3. モジュレーター。 メッセージを送信する必要がある場合、二次アルファベットの記号には特定の物理的定性的特性が割り当てられます。 エンコードされたメッセージを信号に変えるために影響を与えるプロセスは、と呼ばれます。 変調 。 変調器の機能 - メッセージネゴシエーション ソースまたはエンコーダによって生成されたコード シーケンス、 と 通信回線の特性そして、共通の通信チャネルを介して多数のメッセージを同時に送信できるようになります。

したがって、変調器は次のことを行う必要があります。 メッセージを変換するソースまたは対応するコードシーケンス 信号に, (信号にメッセージをオーバーレイ)、その特性により、既存の通信チャネル上で効果的に送信できることが保証されます。 この場合、例えば共通の無線チャネルで動作する複数の情報伝送システムに属する信号は、すべての情報源からすべての情報受信者へのメッセージの独立した送信が保証されるようなものでなければならない。 さまざまな変調方式については、「電気通信理論」コースで詳しく学習します。

予約制でそれを言うことができます コーダーそして 変調器情報源と通信回線の連携です。

4. 通信回線 情報を運ぶ信号が伝播する媒体です。 通信チャネルと通信回線を混同しないでください。 リンク - 情報源から受信者に情報を送信するために設計された一連の技術的手段。

伝播媒体に応じて、無線チャネル、有線、光ファイバー、音響などが存在します。 チャンネル。 多かれ少なかれ詳細な通信チャネルを記述するモデルは数多くありますが、一般的な場合、通信チャネルを通過する信号は減衰し、一定の時間遅延 (または位相シフト) が発生し、ノイズが多くなります。

通信回線の容量を増やすために、複数のソースからのメッセージを通信回線経由で同時に送信できます。 このテクニックはと呼ばれます シール。 この場合、各ソースからのメッセージは、共通の通信回線を持っていますが、独自の通信チャネルを介して送信されます。

通信チャネルの数学モデルについては、「電気通信の理論」コースで説明します。 コミュニケーションチャネルの情報特性については、トピック 4 を研究する際に、私たちの分野の枠組みの中で詳細に議論されます。

5. 復調器 . 干渉の存在により、通常、受信 (再生) メッセージは送信されたメッセージとは異なります。 受信したメッセージを評価（メッセージの評価という意味）と呼びます。

メッセージ評価を再現するには、システム受信者はまず次のことを行う必要があります。 受け入れられた振動によって転送中に使用された情報を考慮して 信号形式そして 変調方式 コードシーケンスの推定値を取得する, 呼ばれた 受け入れられたシーケンス。 この手順は次のように呼ばれます 復調、検出、または信号受信。 この場合、受信したシーケンスが送信されたコードシーケンスと最小限に異なるように復調を実行する必要があります。 無線システムにおける最適な信号受信の問題は、TES コースの研究対象です。

6. デコーダ。

6.1. チャンネルデコーダ。 一般に、受信されたシーケンスは送信されたコードワードと異なる場合があります。つまり、エラーが含まれている可能性があります。 このようなエラーの数は、通信チャネルの干渉レベル、伝送速度、送信用に選択された信号、変調方式、さらには受信方式 (復調) によって異なります。 チャネルデコーダタスク- 検出し、可能であれば、 なおすこれらのエラー。 受け入れられたシーケンス内のエラーを検出して修正する手順は次のように呼ばれます。 チャネルデコーディング . デコードの結果は、情報シーケンスの推定値となります。 エラー耐性のあるコード、エンコード方法、およびデコード方法の選択は、チャネル デコーダーの出力に未訂正のエラーができるだけ少なくなるように行う必要があります。

情報伝送 (およびストレージ) システムにおける耐ノイズ符号化/復号化の問題は、この技術により伝送の品質が大幅に向上する可能性があるため、現在特に注目を集めています。 多くの場合、受信情報の信頼性に対する要件が非常に高い場合 (コンピュータ データ伝送ネットワーク、遠隔制御システムなど)、耐ノイズ符号化なしで伝送することは一般に不可能です。

6.2. ソースデコーダ。 ソース情報は、よりコンパクトに (またはより便利に) 表示するために送信中にエンコードされているため ( データ圧縮, 経済的なコーディング, ソースエンコーディング）、受け入れられた順序に従って、元の（またはほぼ元の形）に復元する必要があります。 リカバリ手順は次のように呼ばれます。 ソースデコード また、単にエンコード操作の逆 (非破壊エンコード/デコード) にすることも、元の情報の近似値を復元することもできます。 復元操作には、必要に応じて、離散評価値のセットから連続関数を復元することも含まれます。

最近、経済的な符号化が情報伝送システムにおいてますます重要な位置を占めていると言わなければなりません。これは、ノイズ耐性のある符号化と合わせて、これが伝送の速度と品質を向上させる最も効果的な方法であることが判明したためです。

7.情報の受信者 - さらなる処理と使用を目的として、情報をその表現のあらゆる形態で認識する物質的なオブジェクトまたは主題。

情報の受信者は、情報を蓄積、保存、変換、送信、受信する人および技術的手段の両方です。

ノイズ対策

この回路の動作は、電話通信の例を使用して説明できます。 このシステムにおける情報源は、話し手、受け手、そしてそれに応じて聞き手です。 符号化装置は電話の受話器であり、これを利用して音声信号が電磁信号に変換されます。 通信チャネルは電話網です。 デコード装置は電話機でもあります。

信号コーディング情報を送信するときに、ソースからの情報を、通信チャネルを介した送信に適した形式に変換することです。 現在、最も広く使用されているのはデジタル通信であり、定義上、離散的です。 さらに、アナログ通信もあります。これは、情報が連続信号の形で送信される通信です（古い電話網の規格）。

下 " ノイズ"これは、送信信号を歪ませたり、損失を引き起こしたりするさまざまなタイプの干渉を指します。 このような干渉は、通信回線の品質の低下、同じ通信チャネルを介して相互に送信されるさまざまな情報ストリームの安全性の低下など、技術的な理由で発生することがほとんどです。

「ノイズ」に対抗する方法:

1. 信号の繰り返し

2. 信号のデジタル化

3.信号ブースト

4. 機械的手段（ツイストペア、光ファイバー、シールドなど）

さらに、符号化理論は、ノイズの影響下での損失を軽減するために、送信された情報を表現する方法を開発しました。

5.2. コンピューターネットワーク

コンピュータネットワーク共有リソースへのアクセスを共有するための 2 つ以上のコンピュータ間の接続です。 リソースにはハードウェア、ソフトウェア、情報の 3 種類があります。

下 ハードウェアリソースこれは、プリンタ、ハード ドライブ容量の増加 (ファイル サーバー)、ホスト マシンなどの共有アクセスに対する技術サポートを意味します。

一般に、コンピュータ ネットワークは、信号伝播媒体 (伝送媒体、高速道路、通信回線) によって相互接続されたノードのセットとして表すことができます。 コンピュータ ネットワーク ノードには、通信ネットワーク要素とコンピュータ システムが収容されます。

通信ネットワーク。 従来の通信ネットワークの主な要素は、端末デバイス (端末)、伝送システム、および交換システムです。

端子 情報のソースと受信者を通信ネットワークに接続するように設計されています。 たとえば、専用の 2 線回線またはモデムを介してコンピュータに接続できます。

伝送方式 遠隔地への情報の伝達を提供します。 現在、単一のバックボーン上でマルチチャネル シグナリングをサポートしています。

スイッチングシステム 空間的に分離された複数の情報源と情報受信者間の通信を提供するように設計されています。 相互接続されたスイッチング システムのおかげで、参加者向けに複合 (エンドツーエンド) 通信チャネルが形成されます。

各パブリック ネットワークには独自のネットワークがあります。 プロトコル、 特定の種類のサービスへのアクセスを提供します。

プロトコル。 下 プロトコルは、コンポーネントが対話する際にガイドとなる一連の合意として理解されます。 私たちの場合には プロトコルデータの表現 (特定の場合にはフォーマット) と交換手順を定義する一連の標準ルールがあります。

>>コンピュータ サイエンス: コンピュータ サイエンス 9 年生。 第 1 章の補遺

第 1 章の補遺

1.1. 技術的な通信チャネルを介した情報の転送

この段落の主なトピック:

♦ K. シャノンの計画。
情報のコーディングとデコーディング。
♦ ノイズとノイズ保護。 K. シャノンによるコーディング理論。

K.シャノンの計画

情報理論の創始者の一人であるアメリカの科学者、クロード・シャノンは、プロセス図を提案しました。 情報の転送図に示す技術コミュニケーション チャネル経由。 1.3.

このようなスキームの動作は、電話で話すというおなじみのプロセスを使用して説明できます。 情報源は発言者です。 エンコード デバイスは電話ハンドセットのマイクであり、これを利用して音波 (音声) が電気信号に変換されます。 通信チャネルは電話網 (信号が通過する配線、電話ノードのスイッチ) です。 デコードデバイスは、情報を聞く人のハンドセット（イヤホン）、つまり情報の受信者です。 ここで、入力された電気信号が音に変換されます。

連続した電気信号で伝送する通信をアナログ通信といいます。

情報のエンコードとデコード

コーディングとは、ソースからの情報を通信チャネルでの送信に適した形式に変換することを指します。

ラジオ時代の黎明期にはモールス信号が使用されました。 テキストは点とダッシュのシーケンス (短い信号と長い信号) に変換され、ブロードキャストされました。 このような通信を耳で受け取った人は、コードを解読してテキストに戻すことができなければなりません。 モールス信号はさらに以前から電信通信に使用されていました。 モールス信号を使用した情報の送信は、離散通信の一例です。

現在、デジタル通信が広く利用されており、 情報バイナリ形式 (0 と 1 は 2 進数) にエンコードされ、テキスト、画像、音声にデコードされます。 デジタル通信も明らかに離散的です。

騒音とノイズ対策。 K. シャノンのコーディング理論

「ノイズ」という用語は、送信信号を歪め、情報の損失につながるさまざまなタイプの干渉を指します。 このような干渉は主に、通信回線の品質の低下、同じチャネルを介して相互に送信されるさまざまな情報ストリームの安全性の低下など、技術的な理由で発生します。 電話で話しているときに、雑音が聞こえたり、パチパチ音が聞こえて相手の話を理解することが難しくなったり、自分の会話が他の人の会話に重なって聞こえたりすることがよくあります。 このような場合には、ノイズ対策が必要です。

まず第一に、通信チャネルをノイズから保護するために技術的方法が使用されます。 このような方法は非常に異なり、単純な場合もあれば、非常に複雑な場合もあります。 たとえば、裸線の代わりにシールドされたケーブルを使用します。 有用な信号をノイズなどから分離するさまざまなタイプのフィルターの使用。

クロード シャノンは、ノイズに対処する方法を提供する特別なコーディング理論を開発しました。 この理論の重要な考え方の 1 つは、通信回線を介して送信されるコードは冗長でなければならないということです。 これにより、伝送中の情報の一部の損失を補償することができます。 たとえば、電話で話すときに耳が聞こえにくい場合は、各単語を 2 回繰り返すことで、相手があなたのことを正しく理解できる可能性が高くなります。

ただし、冗長性が大きすぎないように注意してください。 そうなると遅延や通信費の増加につながります。 K. シャノンのコーディング理論により、最適なコードを取得できます。 この場合、送信情報の冗長性は最小限に抑えられ、受信情報の信頼性は最大になります。

最新のデジタル通信システムでは、送信中の情報損失に対処するために次の技術がよく使用されます。 メッセージ全体はパケットという部分に分割されます。 パケットごとにコントロールが計算されます 和(2 進数の合計)。このパケットとともに送信されます。 受信側では、受信したパケットのチェックサムが再計算され、元のパケットと一致しない場合には、再度パケットの送信が繰り返されます。 これは、送信元と宛先のチェックサムが一致するまで発生します。

主なものについて簡単に説明すると

あらゆる技術情報伝送システムは、ソース、受信機、符号化および復号化デバイス、および通信チャネルで構成されます。

コーディングとは、ソースからの情報を、通信チャネルでの送信に適した形式に変換することを指します。 デコードは逆変換です。

ノイズとは、情報の損失につながる干渉です。

符号化理論では、ノイズの影響下での情報の損失を減らすために、送信された情報を表現するための方法が開発されてきました。

質問とタスク

1. K. シャノンが提案した情報伝達スキームの主な要素を挙げてください。
2. 情報を送信する際のエンコードとデコードとは何ですか?
3. ノイズとは何ですか? 情報伝達においてそれはどのような影響を及ぼしますか?
4. ノイズと戦うにはどのような方法がありますか?

1.2. ファイルのアーカイブと解凍

この段落の主なトピック:

♦ データ圧縮の問題。
♦ 可変長コードを使用した圧縮アルゴリズム。
♦ 反復係数を使用した圧縮アルゴリズム。
♦ プログラムのアーカイブ。

データ圧縮の問題

グローバル インターネットの助けを借りて、ユーザーは膨大な情報リソースにアクセスできることはすでにご存知でしょう。 インターネットでは、珍しい本、ほぼあらゆるトピックに関するエッセイ、写真、音楽、コンピューター ゲームなどを見つけることができます。 このデータをネットワーク経由で送信すると、データ量が大きいため問題が発生する可能性があります。 通信チャネルの容量は依然としてかなり限られています。 したがって、転送時間が長すぎる可能性があり、追加の経済的コストが発生します。 さらに、大きなファイルを保存するには十分な空きディスク容量がない可能性があります。

この問題の解決策はデータ圧縮です。これにより、データにエンコードされたコンテンツは維持しながらデータ量が削減されます。 このような圧縮を実行するプログラムはアーカイバーと呼ばれます。 最初のアーカイバーは 20 世紀の 1980 年代半ばに登場しました。 それらの使用の主な目的はディスク上のスペースを節約することであり、当時の情報量は現代のディスクの量よりも大幅に少なかった。

データ圧縮 (ファイルのアーカイブ) は、特別なアルゴリズムを使用して行われます。 これらのアルゴリズムは、ほとんどの場合、2 つの根本的に異なる考え方を使用します。

可変長コードを使用した圧縮アルゴリズム

最初のアイデア: 可変長コードを使用する。 圧縮されるデータは、特別に部分 (文字の連鎖、「単語」) に分割されます。 「単語」は独立した文字（ASCII コード）でもよいことに注意してください。 各「単語」について、出現頻度、つまり、データ配列内の「単語」の総数に対する特定の「単語」の繰り返し数の比率が求められます。 情報圧縮アルゴリズムの考え方は、最も頻繁に出現する「単語」を、まれに出現する「単語」よりも短い長さのコードでエンコードすることです。 これにより、ファイル サイズを大幅に削減できます。

このアプローチは長い間知られていました。 これはモールス信号で使用されます。モールス信号では、文字がドットとダッシュのさまざまなシーケンスでエンコードされ、頻繁に出現する文字ほどコードが短くなります。 たとえば、頻繁に使用される文字「A」は次のようにエンコードされます。 そして、珍しい文字「F」はコード化されています: -。 同じ長さのコードとは異なり、この場合、文字コードを互いに分離するという問題があります。 モールス信号では、この問題は「ポーズ」（スペース）の助けを借りて解決されます。これは実際にはモールス文字の 3 番目の文字です。つまり、モールス文字は 2 文字ではなく 3 文字です。

コンピュータのメモリ内の情報は、2 文字のアルファベットを使用して保存されます。 特別な区切り文字はありません。 それでも、区切り文字を必要としない「単語」という可変コード長でデータを圧縮する方法を思いつきました。 このアルゴリズムは D. Huffman のアルゴリズムと呼ばれます (1952 年に初公開)。 すべてのユニバーサル アーカイバは、ハフマン アルゴリズムと同様のアルゴリズムを使用して動作します。

繰り返し係数を使用した圧縮アルゴリズム

2 番目のアイデア: 繰り返し係数を使用します。 この考え方に基づくアルゴリズムの意味は次のとおりです。圧縮データ配列内で文字の繰り返しグループのチェーンが見つかった場合、それは、繰り返しの数 (係数) - 文字のグループのペアに置き換えられます。 この場合、チェーンが長く繰り返されると、圧縮中のメモリの増加が非常に大きくなる可能性があります。 この方法は、グラフィック情報をパッケージ化する場合に最も効果的です。

番組をアーカイブする

アーカイブ プログラムはアーカイブ ファイル (アーカイブ) を作成します。 アーカイブは、1 つ以上のファイルが圧縮形式で保存されているファイルです。 アーカイブされたファイルを使用するには、アーカイブからファイルを削除し、解凍する必要があります。 全て プログラム-アーカイバは通常、次の機能を提供します。

アーカイブにファイルを追加する。
アーカイブからファイルを抽出する。
アーカイブからファイルを削除する。
アーカイブコンテンツの閲覧。

現在、最も人気のあるアーカイバは WinRar と WinZip です。 WinRar は WinZip と比較してより高度な機能を備えています。 特に、マルチボリューム アーカイブの作成 (アーカイブをフロッピー ディスクにコピーする必要があり、そのサイズが 1.44 MB を超える場合に便利です) や、自己解凍アーカイブ (この場合、アーカイブからデータを抽出するためにアーカイバー自体は必要ありません)。

ネットワーク上でデータを転送するときにアーカイバを使用する利点の例を示してみましょう。 現在読んでいる段落を含むテキスト文書のサイズは 31 KB です。 このドキュメントを WinRar を使用してアーカイブすると、アーカイブ ファイルのサイズはわずか 6 KB になります。 彼らが言うように、メリットは明らかです。

アーカイブ プログラムの使用は非常に簡単です。 アーカイブを作成するには、まずアーカイブに含める必要があるファイルを選択し、次に必要なパラメータ (アーカイブ方法、アーカイブ形式、アーカイブがマルチボリュームの場合はボリューム サイズ) を設定し、最後に CREATE ARCHIVE コマンドを発行する必要があります。 逆のアクションも同様の方法で実行されます - アーカイブからファイルを抽出します (アーカイブを解凍します)。 まず、アーカイブから抽出するファイルを選択し、次にこれらのファイルを配置する場所を決定し、最後にコマンド EXTRACT FILES FROM ARCHIVE を発行する必要があります。 実践的なクラスでプログラムをアーカイブする作業について詳しく学びます。

主なものについて簡単に説明すると

情報は特別なアーカイバ プログラムを使用して圧縮されます。

圧縮アルゴリズムで使用される最も一般的な 2 つの方法は、可変長コードの使用と文字グループ繰り返し係数の使用です。

質問とタスク

1. 固定長コードと可変長コードの違いは何ですか?
2. アーカイブ プログラムにはどのような機能がありますか?
3. アーカイブ プログラムが広く使用されている理由は何ですか?
4. この段落にリストされているもの以外に他のアーカイバ プログラムを知っていますか?

I. セマキン、L. ザロゴワ、S. ルサコフ、L. シェスタコワ、コンピューター サイエンス、9 年生
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技術情報伝送システム 歴史から: 最初の技術伝送システムは電信 (1837 年) でした。 その後、電話が発明されました（1876年にアメリカ人のアレキサンダー・ベルによって）。 20世紀のテレビとインターネットにおけるラジオの発明（1895年にロシアの技術者アレクサンダー・ステパノヴィッチ・ポポフによる。1896年にイタリアの技術者G.マルコーニによる）

クロード・シャノンの情報伝達モデル 列挙された情報伝達方法はすべて、物理的 (電気的または電磁的) 信号を遠隔に送信することに基づいており、いくつかの一般法則の対象となります。 1920 年代に生まれたコミュニケーション理論は、これらの法則を研究しています。 コミュニケーション理論の数学的装置、つまりコミュニケーションの数学理論は、科学者のクロード・シャノンによって開発されました。

技術通信チャネルを介した情報伝送のモデル 情報源符号化装置 ノイズ通信チャネルのノイズからの保護 復号装置 情報受信機

技術チャネルを介して情報を送信するためのモデルの動作の例 通信チャネル 符号化装置 マイク復号装置 受信機

情報のエンコードとは、ソースから得られる情報を、通信チャネルを介した送信に適した形式に変換することです。 技術通信チャネルを通じて送信されるエンコードされた信号の形式: ü 電流 ü 無線信号

現代のコンピュータ情報伝送システムはコンピュータ ネットワークです。 コンピュータ ネットワークでは、エンコードとは、バイナリ コンピュータ コードを、通信チャネルを介して送信される種類の物理信号に変換するプロセスです。 デコードは、送信信号をコンピュータ コードに変換する逆のプロセスです。

技術情報伝送システムの開発者が解決する問題: 情報転送の最高速度を確保する方法。 送信中の情報損失をいかに減らすか。 K. シャノンは、これらの問題に初めて取り組み、情報理論の科学を創設しました。

チャネル容量は、情報転送の最大速度です。 帯域幅は次の単位で測定されます: bit/s または byte/s 1 byte/s = 23 bit/s = 8 bit/s 1 Kbit/s = 210 bit/s = 1024 bit/s 1 Mbit/s = 210 Kbit/s = 1024 Mbps 1 Gbps = 210 Mbps = 1024 Mbps

チャネル容量は、その技術的な実装によって異なります。 コンピュータ ネットワークでは、次の通信手段が使用されます。電話回線 (10 ～ 100 Kbps)。 電気配線; 光ファイバーケーブル通信 (10 -100 Mbit/s); 無線通信 (10 ～ 100 Mbit/s)。

情報転送の速度は、通信チャネルの容量だけでなく、情報エンコードのビット深度にも依存します。 メッセージ コードの長さはできるだけ短くする必要があります。

ノイズ 「ノイズ」という用語は、送信信号を歪め、情報の損失につながるさまざまなタイプの干渉を指します。 干渉の技術的な理由: 通信回線の品質が悪い。 同じチャネルを介して互いに送信される異なる情報ストリームの安全性の低下。 ノイズの存在は情報の損失につながります

ノイズに対する保護 シャノンは、ノイズと戦う方法を提供する特別なコーディング理論を開発しました。 この理論の最も重要な考え方の 1 つは、通信回線を介して送信されるコードは冗長でなければならないということです。 コードの冗長性は、送信されるデータの繰り返しです。

ノイズ保護 コードの冗長性が高すぎることはできません。 そうなると遅延や通信費の増加につながります。 コーディング理論により、送信情報の冗長性が可能な限り最小限になり、受信情報の信頼性が最大限になる最適なコードを取得できます。

ノイズからの保護 通信の科学理論に多大な貢献をしたのは、ソビエトの科学者ウラジーミル・アレクサンドロヴィチ・コテルニコフ（20世紀の1940年から1950年）です。

ノイズ保護 最新のデジタル通信システムでは、送信中の情報損失に対処するために、メッセージ全体がいくつかの部分 (ブロック) に分割されます。 ブロックごとにチェックサム (2 進数の合計) が計算され、このブロックとともに送信されます。 受信サイトでは、受信したブロックのチェックサムが再計算され、元のブロックと一致しない場合は送信が繰り返されます。

基本概念の体系 技術通信システムにおける情報転送 K. シャノンのモデル 通信チャネルを介して情報を送信するプロセス 符号化手順 スループット 通信チャネル上のノイズの復号能力の影響 ノイズによる情報の損失からの保護 部分損失による符号化 完了ソースコード送信時の冗長コードによる冗長情報の最適な復元

タスク 1. ADSL 接続を介したデータ転送速度は 128,000 bps です。 この接続を通じて、サイズ 625 KB のファイルが転送されます。 ファイル転送時間を秒単位で決定します。

問題点 2. モデム接続によるデータ伝送速度は 51200 bps です。 この接続経由でのテキスト ファイルの転送には 10 秒かかりました。 送信されたテキストが 16 ビット Unicode で表現されていることがわかっている場合、送信されたテキストに含まれる文字数を確認します。

問題 3. 各ピクセルの色が 3 バイトでエンコードされている場合、28800 bps の速度でメッセージを送信する通常のモデムが 640 x 480 ピクセルのカラー ビットマップ イメージを送信するには何秒かかりますか?

問題点 4. モデムを使用した場合の平均データ転送速度は 36,864 bps です。 各ページに平均 2,304 文字があると仮定して、モデムが 8 ビット KOI 8 エンコードで 4 ページのテキストを送信するのに何秒かかりますか?

問題 5. 150 MB のデータが転送され、その転送時間の前半が 2 の速度で行われたことがわかっている場合、通信チャネル上で全量のデータを送信するのにかかる時間 (分) はどれくらいですか? Mbit/秒、残りの時間は 6 Mbit/秒の速度ですか?

タスク 6. Tolya は、高速片方向無線チャネルを介してインターネットにアクセスし、219 ビット/秒の速度で情報を提供します。 ミーシャには高速インターネット アクセスがありませんが、平均速度 214 ビット/秒の低速電話チャネルを介してトーリャから情報を受け取ることができます。 ミーシャはトーリヤに、高速チャネル経由で 6 MB のデータをダウンロードし、それを低速チャネル経由でミーシャに中継することに同意しました。 Tolya のコンピュータは、データの最初の 256 KB を受信する前にデータの中継を開始できます。 Tolya がデータのダウンロードを開始した瞬間から、Misha がデータを完全に受信するまでの最小可能時間 (秒単位) はどれくらいですか?

タスク 7. 5 MB のドキュメントは、2 つの方法で 1 つのコンピュータから別のコンピュータに転送できます。A) アーカイバを使用して圧縮し、通信チャネルを介してアーカイブを転送し、解凍します。B) アーカイバを使用せずに通信チャネルを介して転送します。 - 通信チャネル上の平均データ転送速度が 218 ビット/秒である場合、 - アーカイバーによって圧縮される文書の量が元の文書の 80% である場合、 - 文書の圧縮に必要な時間は、どの方法がどのくらい速いか。ドキュメントは 35 秒ですが、解凍するには 3 秒ですか?

問題 解答では、方法 A の方が速い場合は A を、方法 B の方が速い場合は B を文字の直後に書きます。 したがって、たとえば、方法 B が方法 A より 23 秒速い場合は、答えに B 23 と記入する必要があります。

問題点 8. 40 MB のデータは、218 ビット/秒のデータ転送速度を提供する通信チャネルを介してポイント A からポイント B に転送され、次に 218 ビット/秒のデータ転送速度を提供する通信チャネルを介してポイント B からポイント C に転送されます。 219 ビット/秒。 A 地点からのデータ送信の開始から B 地点での受信が完了するまで、35 分が経過しました。 B点での遅延、つまりA点からのデータの受信が終了してからB点へのデータ送信が開始されるまでの時間は何秒でしたか?

情報転送のプロセスを図に模式的に示します。 情報の発信元と受信者が存在することが前提となります。 送信元から受信者へのメッセージは、通信チャネル (情報チャネル) を通じて送信されます。

米。 3. – 情報伝達プロセス

このプロセスでは、情報は特定の一連の信号、シンボル、記号の形式で提示および送信されます。 たとえば、人々の間の直接の会話中に、音声信号が送信されます-音声;テキストを読むとき、人は文字-グラフィックシンボルを認識します。 送信されるシーケンスはメッセージと呼ばれます。 発信者から受信者まで、メッセージは何らかの物質媒体（音 - 大気中の音響波、画像 - 光の電磁波）を介して送信されます。 送信プロセス中に技術的な通信手段が使用される場合、それらは次のように呼ばれます。 情報伝達チャネル（情報チャネル）。 これらには、電話、ラジオ、テレビが含まれます。

人間の感覚は生体情報の伝達経路であると言えます。 彼らの助けを借りて、人に対する情報の影響は記憶に伝えられます。

クロード・シャノン、技術通信チャネルを介して情報を送信するプロセスの図が提案され、図に示されています。

米。 4. – シャノンによる情報伝達のプロセス

このようなスキームの動作は、電話で話す過程で説明できます。 情報源は発言者です。 エンコード デバイスは電話の受話器のマイクであり、これを利用して音波 (音声) が電気信号に変換されます。 通信チャネルは電話ネットワーク (信号が通過する配線、電話ノードのスイッチ)) です。 デコードデバイスは、情報を聞く人のハンドセット（イヤホン）、つまり情報の受信者です。 ここで、入力された電気信号が音に変換されます。

連続した電気信号で伝送する通信をアナログ通信といいます。

下 コーディング情報源からの情報を、通信チャネルを介して送信するのに適した形式に変換することを指します。

現在、送信される情報はバイナリ形式（0と1は2進数）でエンコードされ、テキスト、画像、音声にデコードされるデジタル通信が広く使用されています。 デジタル通信は個別です。

「ノイズ」という用語は、送信信号を歪め、情報の損失につながるさまざまなタイプの干渉を指します。 このような干渉は、まず第一に、通信回線の品質の低下、同じチャネルを介して互いに送信される情報の異なるストリームの安全性の低下など、技術的な理由で発生します。 このような場合には、ノイズ対策が必要です。

まず第一に、通信チャネルをノイズから保護するために技術的方法が使用されます。 たとえば、裸線の代わりにスクリーン ケーブルを使用します。 有用な信号をノイズなどから分離するさまざまなタイプのフィルターの使用。

クロード シャノンは、ノイズに対処する方法を提供する特別なコーディング理論を開発しました。 この理論の重要な考え方の 1 つは、通信回線を介して送信されるコードは冗長でなければならないということです。 これにより、伝送中の情報の一部の損失を補償することができます。

ただし、冗長性が大きすぎないように注意してください。 これにより、遅延や通信コストの増加が発生します。 K. シャノンのコーディング理論により、最適なコードを取得できます。 この場合、送信情報の冗長性は最小限に抑えられ、受信情報の信頼性は最大になります。

最新のデジタル通信システムでは、送信中の情報損失に対処するために次の技術がよく使用されます。 メッセージ全体はブロックという部分に分割されます。 ブロックごとにチェックサム (2 進数の合計) が計算され、ブロックとともに送信されます。 受信側では、受信したブロックのチェックサムが再計算され、元のブロックと一致しない場合は、そのブロックの送信が繰り返されます。 これは、送信元と宛先のチェックサムが一致するまで発生します。

情報転送速度単位時間当たりに送信されるメッセージの情報量。 情報の流れの速度を測定する単位: ビット/秒、バイト/秒など。

技術情報通信回線（電話回線、無線通信、光ファイバーケーブル）には、「技術情報通信回線」と呼ばれるデータ転送速度の制限があります。 情報チャネル容量。 通信速度の制限は本質的に物理的なものです。