Пренос информација. Канали преноса информација

Пренос информација је термин који обједињује мноштво физичких процеса кретања информација у простору. У било којем од ових процеса, укључене су компоненте као што су извор и пријемник података, физички медиј за похрану и канал (медиј) његовог пријеноса.

Процес преноса информација

Почетни контејнери за податке су различите поруке које се преносе од својих извора до пријемника. Између њих и канала преноса информација. Специјални технички уређаји-претварачи (кодери) формирају физичке носиоце података - сигнале базиране на садржају порука. Потоњи се подвргавају разним трансформацијама, укључујући кодирање, компресију, модулацију, а затим се шаљу у комуникацијске линије. Након проласка кроз њих, сигнали пролазе инверзне трансформације, укључујући демодулацију, распакивање и декодирање, због чега се од њих разликују оригиналне поруке које примају пријемници.

Информативне поруке

Порука је врста описа феномена или објекта, изражена у облику скупа података са знаковима почетка и краја. Неке поруке, као што су говор и музика, су континуиране функције времена звучног притиска. Код телеграфске комуникације, порука је текст телеграма у облику алфанумеричке секвенце. Телевизијска порука је низ порука у оквиру које објектив фотоапарата „види“ и снима их брзином слике. Велика већина порука које се недавно преносе преко система за пренос информација су нумерички низови, текст, графика, као и аудио и видео датотеке.

Информациони сигнали

Пренос информација је могућ ако има физички медиј, чије карактеристике се мењају у зависности од садржаја пренесене поруке, тако да превазилазе канал за пренос са минималним изобличењем и да га пријемник може препознати. Ове промене у физичком носиоцу података формирају информациони сигнал.

Данас је пренос и обрада информација јављају се уз помоћ електричних сигнала у жичним и радио комуникацијским каналима, као и због оптичких сигнала у оптичким линијама.

Аналогни и дигитални сигнали

Широко познат примјер аналогног сигнала, тј. континуирано варирајући у времену, је напон узет из микрофона, који носи говорну или музичку информативну поруку. Може се појачавати и преносити путем жичаних канала у системе за репродукцију звука концертне дворане, које носе говор и музику од позорнице до публике у галерији.

Ако се, у складу са величином напона на излазу микрофона, амплитуда или фреквенција високофреквентних електричних осцилација у радио предајнику стално мењају у времену, могуће је емитовање аналогног радио сигнала преко ваздуха. Телевизијски предајник у аналогном телевизијском систему генерише аналогни сигнал у облику напона пропорционалног тренутној осветљености елемената слике које опажа објектив камере.

Међутим, ако се аналогни напон из микрофона пролази кроз дигитално-аналогни претварач (ДАЦ), тада његов излаз више неће бити непрекидна функција времена, већ низ узорака тог напона, узетих у правилним интервалима са фреквенцијом узорковања. Поред тога, ДАЦ извршава и квантизацију на нивоу почетног напона, замењујући цео могући опсег његових вредности са коначним скупом вредности одређених бројем бинарних цифара његовог излазног кода. Испоставља се да се континуирана физичка величина (у овом случају, овај напон) претвара у низ дигиталних кодова (дигитализованих), а затим се већ у дигиталном облику може похранити, обрадити и пренијети преко мрежа пријеноса информација. То значајно повећава брзину и имуност тих процеса.

Канали преноса информација

Обично се овај термин односи на комплекс техничких средстава која су укључена пренос података од извора до пријемника и медија између њих. Структура таквог канала, користећи типична средства преноса информација, представљена је следећим редоследом трансформација:

АИ - ПС - (КИ) - К - М - ЛПИ - ДМ - ДК - ДИ - ПС

Овде:

• АИ је извор информација: особа или друго живо биће, књига, документ, слика на неелектронском медију (платно, папир), итд.

• ПС - претварач информативних порука за информисање, обављање прве фазе преноса података. Микрофони, телевизијске и видео камере, скенери, факс уређаји, ПЦ тастатуре, итд., Могу да функционишу као рачунари.

• КИ - енкодер информација у информационом сигналу да смањи количину (компресију) информација у циљу повећања брзине преноса или смањења фреквенцијског опсега потребног за пренос. Ова веза је опционална, као што је приказано у заградама.

• КЦ - канални кодер за повећање имуности сигнала.

• М је модулатор сигнала за промену карактеристика сигнала средњег носиоца у зависности од величине информационог сигнала. Типичан пример је амплитудна модулација носивог сигнала високе носеће фреквенције, у зависности од величине нискофреквентног сигнала.

• ЛПИ је линија за пренос информација која представља комбинацију физичког медија (на пример, електромагнетног поља) и техничких средстава за промену његовог стања у циљу преношења сигнала носиоца на пријемник.

• ДМ - демодулатор за одвајање информационог сигнала од сигнала носиоца. Присутан само у присуству М.

• ДК - канални декодер за откривање и / или исправљање грешака у информационом сигналу који је настао на ЛПИ. Присутан само у присуству КЦ.

• ДИ - декодер информација. Присутан само у присуству ЦИ.

• ПИ - пријемник информација (рачунар, штампач, дисплеј, итд.).

Ако је пренос информација двосмеран (дуплекс канал), онда на обе стране ЛПИ-а постоје блок модеми (МОД-ДЕМО), који комбинују М и ДМ везе, као и кодне блокове (ЦОДЕР-Доцодер), комбинујући кодере (КИ и ЦЦ). и декодери (ДИ и ДЦ).

Карактеристике преносних канала

Главне карактеристике канала укључују пропусност и отпорност на буку.

У каналу је информациони сигнал изложен буци и сметњама. Они могу бити узроковани природним узроцима (на примјер, атмосферским за радио канале) или могу бити посебно креирани од стране непријатеља.

Трансмисија интерференцијских канала је побољшана коришћењем различитих врста аналогних и дигиталних филтера за раздвајање информационих сигнала од буке, као и специјалних метода за пренос порука које минимизирају ефекат буке. Један од ових метода је додавање додатних знакова који не носе корисне садржаје, али помажу у контроли исправности поруке, као иу исправљању грешака у њој.

Пропусни опсег канала једнак је максималном броју бинарних симбола (кбпс) који се преносе на њих у одсуству интерференције у једној секунди. За различите канале, она варира од неколико кбпс до стотина Мбит / с и одређена је њиховим физичким својствима.

Теорија преноса информација

Цлауде Сханнон је аутор специјалне теорије кодирања пренесених података, која је открила методе за бављење буком. Једна од главних идеја ове теорије је потреба за редунданцијом дигиталног кода који се преноси дуж линија информација. Ово омогућава губитак неког дијела кода у процесу његовог преноса како би се повратио губитак. Такви кодови (дигитални информациони сигнали) називају се шумом. Међутим, редундантност кода не може бити превелика. То доводи до тога да пренос информација долази са кашњењима, као и са порастом трошкова комуникационих система.

Дигитална обрада сигнала

Још једна важна компонента теорије преноса информација је систем метода за дигиталну обраду сигнала у каналима преноса. Ови методи укључују алгоритме за дигитализацију оригиналних аналогних информационих сигнала са одређеном фреквенцијом узорковања одређену на основу Сханнонове теореме, као и методе за генерисање шумно отпорних носивих сигнала на њиховој бази за пренос преко комуникационих линија и дигитално филтрирање примљених сигнала како би их одвојили од сметњи.