2. Информационные модели элементов цифровой сети передачи информации: источников информации, каналов передачи, сети передачи.

Источник информации: Пусть имеется дискретный источник информации. Предположим, он в каждый момент времени может находится в одном из m возможных состояний. Каждое состояние источника можно связать с некоторым числом или символом x_i, (i=1,m). В качестве модели источника информации удобно использовать вероятностную модель. Эта модель предполагает, что появление на выходе источника информации символа x_i, (i=1,m) является случайным событием для приёмника. Вероятности появления символов P(x_i), (i=1,m) на выходе источника информации считаются заданными. Таким образом, состояние источника информации в вероятностной модели описывается случайной величиной X, имеющей реализации x_i, (i=1,m).

Вероятностная модель источника информации

Проблема определения состояния источника информации

Среднюю неопределённость появления символа на выходе описывает энтропия H(X) случайной величины X, значение которой вычисляется по формуле:

После того, как сигнал принят, приёмник получает следующее количество информации в расчёте на один принятый символ:

I = Hап – Hапр,

где Hап = H(X) – априорная неопределённость,

Hапр – апостериорная неопределённость.

Априорная неопределённость – неопределённость приёмника, связанная с состоянием источника информации, до момента приёма сигнала.

Апостериорная неопределённость – остаточная неопределённость приёмника, связанная с состоянием источника информации, после приёма сигнала.

Канал передачи информации – это аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий передачу информации от источника к получателю. Структура канала передачи информации определяется свойствами источника информации.

В процессе передачи информации от источника к получателю последовательно выполняются следующие функции.

Каналы передачи данных, используемые в инфраструктуре системы информатизации, делятся на три вида.

Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.

Существуют следующие виды сетей передачи данных:

• Телефонные сети — сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.

• Компьютерные сети — сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

По принципу коммутации сети делятся на:

• Сети с коммутацией каналов

• Сети с коммутацией

• Сети с коммутацией сообщений

3. Условия согласования источника с каналом связи.

Условия согласования источника с каналом связи сводятся к теореме Шеннона.

I Теорема Шеннона. Если скорость создания информации источником не больше пропускной способности канала передачи информации, то возможен такой способ передачи информации по каналу (код), при котором вероятность трансформации (ошибки) может быть сделана сколь угодно близкой к нулю.

II Теорема Шеннона. В условиях первой теоремы Шеннона возможен выбор такого кода, при котором скорость передачи информации по каналу может быть сколь угодно приближена к скорости создания информации источником.

Обратная Теорема Шеннона. Если скорость создания источником информации больше пропускной способности канала, то не существует кодов с нулевой вероятностью ошибки.