Системы передачи данных и их характеристики
В системах административного управления информация передается как путем переноски (перевозки) информационных документов курьером (или по почте), так и с использованием систем автоматизированной передачи информации по каналам связи.
Ручная переноска и механическая перевозка документов являются весьма распространенными способами передачи информации в учреждениях. Этот способ, при минимальных капитальных затратах, полностью обеспечивает достоверность передачи информации, предварительно зафиксированной на документах и проконтролированной непосредственно в пунктах ее регистрации. Оперативность (скорость) передачи низкая и может удовлетворить лишь очень непритязательного пользователя. Для оперативной передачи информации используют системы автоматизированной передачи информации.
Совокупность средств, служащих для передачи информации, будем называть системой передачи информации (СП).
На рис. 15. 1 представлена обобщенная блок-схема автоматизированной системы передачи информации.
Рис. 15. 1. Блок-схема автоматизированной системы передачи информации
Источник и потребитель информации непосредственно в СП не входят - они являются абонентами системы передачи. Абонентами могут быть компьютеры, маршрутизаторы ЛВС, системы хранения информации, телефонные аппараты, пейджеры, различного рода датчики и исполнительные устройства, а также люди.
В составе структуры СП можно выделить:
канал передачи (канал связи - КС);
передатчик информации;
приемник информации.
Передатчик служит для преобразования поступающего от абонента сообщения в сигнал, передаваемый по каналу связи; приемник - для обратного преобразования сигнала в сообщение, поступающее абоненту.
В идеальном случае при передаче должно быть однозначное соответствие между передаваемым и получаемым сообщениями. Однако под действием помех, возникающих в канале связи, в приемнике и передатчике, это соответствие может быть искажено, и тогда говорят о недостоверной передаче информации.
Основными качественными показателями системы передачи информации являются:
пропускная способность,
достоверность,
надежность работы.
Пропускная способность системы(канала) передачи информации - наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе за единицу времени. Пропускная способность системы определяется физическими свойствами канала связи и сигнала. От пропускной способности канала зависит максимально возможная скорость передачи данных по этому каналу Для определения максимально возможной скорости надо знать три основных параметра канала связи и три основных параметра сигнала, по нему передаваемого.
Параметры канала:
Fк-полоса пропускания каналасвязи, или, иначе, полоса частот, которую канал может пропустить, не внося заметного нормированного затухания сигнала;
Hк-динамический диапазон, равный отношению максимально допустимого уровня сигнала в канале к уровню помех, нормированного для этого типа каналов;
Тк-время, в течение которого канал используется для передачи данных.
Параметры сигнала:
Fс-ширина спектра частот сигнала, под которой понимается интервал по шкале частотного спектра, занимаемый сигналом;
Hс-динамический диапазон, представляющий собой отношение средней мощности сигнала к средней мощности помехи в канале;
Tс-длительность сигнала, го есть время его существования.
Произведение трех названных параметров определяет, соответственно:
Объем канала связи: Vк= Fк∙ Hк∙ Tк.
Объем сигнала: Vс= Fс∙ Hс∙ Tс.
Один из создателей теории информации К. Шеннон показал, что количество информации на синтаксическом уровне (по Шеннону), которое несет сигнал, пропорционально объему этого сигнала; с другой стороны, выполнение неравенства Vк>= Vс. является необходимым условием возможности неискаженной передачи данного сигнала поданному каналу, то есть в этом случае принципиально возможна такая передача.
Для непосредственной реализации этой возможности необходимо выполнение достаточных условий "неискаженной передачи":
Fк>= Fс, Hк>= Hс, Тк>= Тс.
Согласование сигнала с каналом связи и уплотнение каналов при передаче по ним сигналов от разных источников как раз и заключается в таком преобразовании параметров сигналов, чтобы необходимое условие возможности передачи превратить в достаточное.
Существует еще одно доказанное Шенноном соотношение, вытекающее из вышеприведенных, оно позволяет рассчитать непосредственно максимально возможную скорость передачиданных по каналу:
C = F ∙ log2(1 + Pс/Pш),
где С - максимально возможная скорость в битах в секунду, F - ширина полосы пропускания канала связи в герцах, Рс- мощность сигнала, Рш- мощность шума. Из этого соотношения (так же как из предыдущих) следует, что увеличить скорость передачи данных в канале связи можно или увеличив мощность сигнала, или уменьшив мощность помех. Увеличение мощности сигнала ограничено величиной допустимого уровня мощности сигнала в канале и мощностью передатчика (мощные передатчики имеют большие габариты и стоимость). Уменьшения мощности помех можно достигнуть, применяя хорошо экранированные от помех кабели (что тоже не дешево). Но и это еще не все трудности - главное, что скорость зависит от логарифма соотношения сигнал/шум, поэтому, например, увеличение мощности передатчика в два раза при типичном соотношении Рс/Рш= 100 даст увеличение максимально возможной скорости только на 15 %.
Скорость передачиинформации измеряется в битах в секунду и в бодах. Количество изменений информационного параметра сигнала в секунду измеряется в бодах.Бод- это такая скорость, когда передается один сигнал (например, импульс) в секунду, независимо от величины его изменения.Бит в секундусоответствует единичному изменению сигнала в канале связи и при простых методах кодирования сигнала, когда любое изменение может быть только единичным, можно принять, что: 1 бод = 1 бит/с; 1 Кбод = 103бит/с; 1 Мбод = 106бит/с и т. д.
В случае если элемент данных может быть представлен не двумя, а большим количеством значений какого-либо параметра сигнала, то есть изменение сигнала может быть не единичным, 1 бод > 1 бит/с.
Например, если измеряемыми (информационными) параметрами сигнала являются фаза и амплитуда синусоиды, причем различаются четыре значения фазы и два значения амплитуды, то информационный сигнал может иметь 23= 8 различимых состояний. Тогда скорость передачи данных СП с тактовой частотой 9600 Гц будет 9600 бод, но 9600 × 3 = 28 800 бит/с
Достоверностьпередачи информации - передача информации без ее искажения.
Надежность работы- полное и правильное выполнение системой всех своих функций.
Понятия достоверности и надежности работы систем, и методы их обеспечения рассмотрены в главе 20 "Качество и эффективность информационных систем".
Передатчик и приемник или, иначе, - аппаратура передачи данных(АПД), непосредственно связывают терминальные устройства - оконечные устройства (источник и приемник информации) с каналом связи. Примерами АПД могут служить модемы, терминальные адаптеры, сетевые карты и т. д. АПД работает на физическом уровне, отвечая за передачу и прием сигнала нужной формы и мощности в физическую среду (линию связи).
В составе СП большой протяженности может использоваться и дополнительная аппаратура для улучшения качества сигнала ("усиления" сигнала) и для формирования непрерывного физического или логического канала между абонентами. В качестве этой аппаратуры могут выступать повторители, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. Промежуточная аппаратура иногда образует достаточно сложную так называемую первичную сеть, но никакой функциональной нагрузки не несет - она должна быть незаметна (прозрачна) для абонента.