§7. Канал связи. Скорость передачи информации.
Р
азвитие
человечества не было бы возможно без
обмена информацией. С давних времен
люди из поколения в поколение передавали
свои знания, извещали об опасности или
передавали важную и срочную информацию,
обменивались сведениями. Например, в
Петербурге в начале XIX века была весьма
развита пожарная служба. В нескольких
частях города были построены высокие
каланчи, с которых обозревались
окрестности. Если случался пожар, то на
башне днем поднимался разноцветный
флаг (с той или иной геометрической
фигурой), а ночью зажигалось несколько
фонарей, число и расположение которых
означало часть города, где произошел
пожар, а также степень его сложности.
В
древней Греции использовали факельный
телеграф: днем – дым, ночью – огонь. У
древних индейцев – инков был специальный
гонец, который пробегал около полутора
километров и передавал устное послание.
Чтобы оно не задерживалось, он еще издали
оповещал о своем приближении, подавая
звуковые сигналы голосом или трубя в
раковину.
В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель, а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др. В обычной жизни для человека любой звук, свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку. Например, сирена — это звуковой сигнал тревоги; звонок телефона — сигнал, чтобы взять трубку; красный свет светофора — сигнал, запрещающий переход дороги.
В
качестве источника информации может
выступать живое существо или техническое
устройство. От него информация попадает
на кодирующее устройство, которое
предназначено для преобразования
исходного сообщения в форму, удобную
для передачи. С такими устройствами вы
встречаетесь постоянно: микрофон
телефона, лист бумаги и т. д. По каналу
связи информация попадает в декодирующее
устройство получателя, которое преобразует
кодированное сообщение в форму, понятную
получателю. Одни из самых сложных
декодирующих устройств — человеческие
ухо и глаз.
В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчетах. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука — криптография.
При передаче информации важную роль играет форма представления информации. Она может быть понятна источнику информации, но недоступна для понимания получателя. Люди специально договариваются о языке, с помощью которого будет представлена информация для более надежного ее сохранения.
Прием-передача информации могут происходить с разной скоростью. Количество информации, передаваемое за единицу времени, есть скорость передачи информации или скорость информационного потока.
Очевидно, эта скорость выражается в таких единицах, как бит в секунду (бит/с), байт в секунду (байт/с), килобайт в секунду (Кбайт/с) и т.д.
К сожалению, в отношении трактовки приставок существует неоднозначность. Встречается два подхода:
при одном, килобит трактуется как 1000 бит (как килограмм или километр), мегабит как 1000 килобит и т. д. Основной довод сторонников такого подхода — отсутствие сложности в вычислениях.
при другом подходе, килобит трактуется, как 1024 бита (как килобайт), мегабит как 1024 килобита и так далее. Основной довод — соответствие с традиционными для вычислительной техники килобайтами (1024 байта), мегабайтами и т. п.
Применяются оба подхода, хотя для бита правильным считается «стандартный» подход, в отличии от байта, с которым «компьютерный» подход признают основным за традиционность. К битам, «компьютерный» подход применяют, преимущественно в компьютерной технике и программах.
Максимальная
скорость передачи информации по каналу
связи называется пропускной
способностью канала.
Измеряется она в тех же единица, что и
скорость, но если скорость передачи
информации показывает - как быстро
передается информация от источника к
получателю безотносительно к тому, как
и по каким каналам эта информация
передается, то пропускная способность
канала показывает - как много информации
можно передать по конкретному каналу
передачи данных в единицу времени. Т.е.
пропускная
способность - это максимально возможная
скорость передачи данных для конкретного
канала.
О
дним
из самых совершенных средств связи
являются оптические световоды. Информация
по таким каналам передается в виде
световых импульсов, посылаемых лазерным
излучателем. Оптические каналы отличаются
от других высокой помехоустойчивостью
и пропускной способностью, которая
может составлять десятки и сотни мегабайт
в секунду. Например, при скорости 50
Мбайт/с в течении 1 секунды передается
объем информации, приблизительно равный
содержанию 10 школьных учебников.
В опросы для повторения и задания:
Как люди передавали информацию древности?
Чем занимается наука криптография?
Что такое скорость передачи информации и в каких единицах она измеряется?
Чем отличается пропускная способность канала связи от скорости передачи информации?
Какие вы знаете современные каналы передачи информации?
Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 1024000
бит/c. Передача файла через данное соединение заняла 5 секунд. Определите размер файла в килобайтах.
Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 256000
бит/c. Передача файла через это соединение заняла 2 минуты. Определите размер файла в килобайтах.
Сколько секунд потребуется обычному модему, передающему
сообщения со скоростью 28800 бит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640х480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется тремя байтами?
Скорость передачи данных через модемное соединение равна 51 200
бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 10 с. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.
Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000
бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 1 минуту. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.
Информационное сообщение объемом 2,5 Кбайт передается со
скоростью 2560 бит/мин. За сколько минут будет передано данное сообщение?
Модем передает данные со скоростью 7680 бит/с. Передача текстового
файла заняла 1,5 мин. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode, а на одной странице – 400 символов.
13. Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36 864
бит/с. Сколько секунд понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста в 8-битной кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2 304 символа?
Скорость передачи данных через модемное соединение равна 4096
бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 10 с. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.
Передачи данных через ADSL-соединение заняла 2 минуты. За это
время был передан файл, размер которого 3 750 Кбайт. Определите минимальную скорость (бит/c), при которой такая передача возможна.
16.Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со
скоростью 14 400 бит/с, чтобы передать сообщение длиной 225 Кбайт?
Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28 800 бит/с, чтобы передать 100 страниц текста в 30 строк по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется 1 байтом?
17.Предположим, что длительность непрерывного подключения к сети
Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 минут. Определите максимальный размер файла в Кбайтах, который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информация в среднем со скоростью 32 килобита/с.
18.Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000
бит/с. Сколько времени (в секундах) займет передача файла объемом 500 Кбайт по этому каналу?