Передача сигналов в информационных системах

Отличительной особенностью СПД по сравнению с системами передачи речевой информации являются: значительно больший объем информации, передаваемой в единицу времени, более высокие требования к верности передаваемой информации, надежности и живучести. СПД классифицируются по многим признакам, основными из которых являются:

1. структура системы связи, на которой базируется СПД;

2. тип, используемых каналов связи;

3. скорость передачи данных;

4. способ установления соединений между взаимодействующими КСА (некоммутируемые каналы, системы с коммутацией каналов, системы с коммутацией сообщений;

5. способ реализации алгоритма информационного обмена (аппаратный, программный, смешанный);

6. способ повышения верности передачи данных;

7. метод модуляции сигналов.

Обобщенная структурная схема СПД

УЗО – устройство защиты от ошибок; УПС – устройство преобразования сигналов (модем).

Система передачи данных (см. диапозитив 1) состоит из трактов передачи данных, которые представляют собой совокупность каналов связи и оконечных устройств. Оконечные устройства в свою очередь состоят из оконечных технических средств ПД и оконечных технических средств связи. Первые являются принадлежностью соответствующего КСА, а вторые – узла связи данного командного пункта. Оконечные технические средства ПД в наиболее распространенных КСА включают устройства защиты от ошибок (УЗО), устройство преобразования сигналов или модемы (УПС), а в ряде случаев и специальные вычислительные устройства или ЭВМ.

Устройство защиты от ошибок обеспечивает техническую реализацию процедуры уменьшения влияния ошибок, возникающих при передаче данных. Устройство преобразования сигналов служит для преобразования двоичных сигналов в непрерывные модулированные сигналы для передачи их по тем или иным каналам связи. Они также выполняют обратную функцию преобразования поступающих из канала связи непрерывных модулированных сигналов в двоичные сигналы. Совокупность УЗО, УПС и вспомогательных устройств образуют аппаратуру передачи данных (АПД). В некоторых случаях, когда функции УЗО возлагаются на специальное вычислительное устройство или ПК, аппаратура ПД может состоять только из устройства преобразования сигналов (модема).

В практике создания модемов применяются различные виды модуляции двоичных сигналов.

Адаптеры выполняют функцию технического сопряжения УПС (АПД) с вычислительными устройствами или ПК, а также могут решать ряд специальных вспомогательных задач.

Специальные вычислительные устройства или ПК выполняют математические функции в трактах передачи, основными из которых являются:

реализация программных методов обмена с УПС (АПД) различных типов, которые могут устанавливаться на другом конце тракта ПД;

решение задач повышения достоверности ПД программными методами;

организация функционального контроля трактов ПД;

учет задержек передачи сообщений;

буферизация передаваемых сообщений;

коммутация сообщений или пакетов сообщений;

обеспечение дисциплины обмена с адаптерами и УВК КСА.

В состав оконечных технических средств связи входят: кроссовая аппаратура; аппаратура уплотнения или каналообразующая и др.

Рассматривая технический аспект преобразования информации в знания, нельзя без внимания оставить результаты исследований, полученных в теории информации, теории передачи данных и других теориях, предоставляющих возможность количественного оценивания информации. Во многих случаях использование ПК и вычислительных сетей в обучении и управлении системой высшей школы требует количественного оценивания информации.

В теории информации для вычисления количества передаваемой информации используют вероятностный подход, в основе которого лежат формализмы Ральфа Хартли и Клода Шеннона. Хартли связал вероятность равновероятных событий и некоторую неопределенность (энтропию) появления этих событий формулой , где Н – энтропия, - вероятность наступления события. Очевидно, что в случае, если N = 2, то Н = 1. Таким образом, Хартли, исследуя процессы передачи звуковых сигналов, первый пришел к количественной оценке информации и ввел единицу ее измерения «бит», которая составляла один двоичный разряд в двоичной системе счисления.

Основываясь на исследовании текстов и расчетах вероятностей появления в них тех или иных букв алфавита, Клод Шеннон модернизировал формулу Хартли и применил ее для случая появления в канале связи не равновероятных событий. Формула Шеннона для вычисления количества информации имеет вид:

Суть количества информации, равного 1 биту, показана в табл. 5.1.

Таблица 5.1