2. Скорость передачи данных по каналам связи

Для оценки свойств каналов связи используют две разновидности понятия скорости передачи информации:

1) информационная скорость, которая определяется средним количеством информации, передаваемым по каналу в единицу времени. Она зависит как от характеристик самого канала, так и от характеристик используемых сигналов.

2) техническая скорость передачи. (скорость манипуляции), которая характеризуется числом элементарных сигналов, символов передаваемых по каналу в единицу времени. Она зависит от свойств ЛС и от быстродействия приемно-передающей аппаратуры.

Единицей измерения технической скорости Vт=1Бод=1симв/1с

Пропускной особенностью канала наз. max скорость передачи информации по данному каналу, достигаемая с учетом самосовершенных способов передачи и приема.

3. Согласование физических характеристик сигналов и каналов связи

Каждый конкретный канал обладает индивидуальными характеристиками, определяющими возможность передачи сообщений по этому каналу. Независимо от конкретного назначения всякий непрерывный канал характеризуется следующими параметрами:

1) время, необходимое для передачи сообщения по каналу Tк - (время доступа)

2. Fк полоса частот, полоса пропускания канала

3. Hк - допустимое превышение сигнала над помехами Hк=log (Рс max/Рш max)

Объемом канала связи наз. произведение этих трех параметров.

Vк=ТкFкHк

Чтобы оценить возможность передачи соответствующего сигнала по заданному каналу, нужно соотнести соответствующие характеристики сигнала с указанными характеристиками канала.

1. Тс - длительность сигнала

2. Fс - полоса частот

3. Hc - превышение сигнала над помехами

Hc=log (Рс факт/Рш max)

объем сигнала Vc=TcFcHc

Из сопоставления этих параметров: VcVк, VкVc

Необходимым условием передачи данных по каналу является то, что объем сигнала не должен превышать объем канала. В качестве достаточного условия: Тс Тк, FcFк, HcHк VcVк

Если канал связи имеет полосу пропускания меньше, чем реальная ширина спектра сигнала можно обеспечить уменьшение ширины спектра за счет увеличения его длительности. При этом Vc может остаться без изменения. Если широкополосный канал предоставляется для передачи сигнала на время, меньшее чем длительность сигнала, то в этом случае согласование сигнала с каналом может быть достигнуто за счет расширения спектра сигналов.

4.Согласование статических свойств источника сообщений и канала связи

Оценка качества передачи производится по 3-м основным показаниям: 1) достоверность передачи; 2) скорость передачи; 3) простота технической реализации.

1) Достоверность для дискретного канала обычно оценивается вероятностью ошибочного приема одного символа или элементарного сообщения. При передаче непрерывных сообщений по достоверности передачи судят по значению среднеквадратичной ошибки при воспроизведении сообщения. М²=Мy(t)-x(t)²; y(t) - сигнал на выходе; x(t) - на входе; М - мат. ожидание. Достоверность характеризует помехоустойчивость инф. системы.

2) Скорость передачи характеризует эффективность информационной системы.

3) Техническая реализация информационной системы осуществляется исходя из возможности достижения 2-х следующих целей: 1. преобразование сообщений в соответствующие сигналы посредством соответственного выбора способа кодирования, обеспечивающего простоту и надежность аппаратной реализации. 2. преобразование сообщений с целью их защиты от несанкционированного доступа (шифрование). Такое преобразование может осуществляться как на уровне знаков, так и на уровне сигналов.

На практике при кодировании сообщений можно прийти к достижению двух целей:

1) при заданной скорости передачи обеспечить минимально возможную ошибку.

2) при заданной достоверности передачи обеспечить скорость передачи, приближающийся к пропускной способности канала.

На практике предельные возможности канала обычно никогда полностью нигде не используются, поэтому степень загрузки канала характеризуется понятием - коэффициент использования канала: =J/Cд; J=H/t - производительность источника сообщений; 01;

Cд - скорость передачи по дискретному каналу.

Клодом Шенноном была доказана основная теорема кодирования, где показано, что по каналу связи с заданной пропускной способностью Сд можно передавать информацию со скоростью, сколько угодно близкой к пропускной способности канала и с достоверностью со сколь угодно малой вероятностью ошибок. Такое качество передачи может быть достигнуто путем соответственного метода кодирования. В случае дискретного канала без помех, путем подходящего преобразования сигналов, осуществляемого кодером источника можно обеспечить кодирование, устраняющее избыточность передаваемых сообщений, т. е. добиться достижения среднего числа символов, требующихся для передачи этих сообщений. При отсутствии помех это даст выигрыш во времени, а значит и быструю скорость передачи, поэтому такое кодирование называется эффективным или оптимальным.

Подобные методы кодирования существуют, но универсальные методики их построения пока не найдены и отыскание эффективных методов кодирования в общем случае представляет значительные трудности. Вместе с тем решение этой задачи позволяет приблизить скорость передачи к ее предельному значению, обусловленному пропускной способностью канала, потому является одной из основных задач теории информации.

При наличии помех в передаваемое сообщение приходится вводить дополнительную избыточность, которая позволила бы максимально устранить влияние помех. При этом скорость передачи будет снижаться. К. Шенноном для дискретного канала с помехами было показано, что помехи в канале не накладывают ограничений на достоверность передачи. Ограничение накладывается только на скорость передачи, при которой может быть достигнута требуемая достоверность. Скорость передачи в канале с помехами не должна превышать пропускной способности канала при наличии помех. Количество избыточной информации при этом должно равно тем потерям информации, которые обусловлены наличием помех в канале.

В принципе, инф-ю по каналу можно передавать и со скоростью, превышающую пропускную способность канала. Но при этом неизбежны искажения, т. е. снижение достоверности и помехоустойчивости передачи.