--PAGE_BREAK--
В компьютерных сетях применяются кабели, соответствующие стандартам. Наиболее употребительным является международный стандарт ISO/IEC 11801.
В стандартах должны быть регламентированы следующие основные характеристики кабелей:
- затухание (в дБ/м);
- устойчивость кабеля к внутренним источникам помех;
- импеданс (волновое сопротивление);
- уровень внешнего электромагнитного излучения в проводнике.
Для оценки перекрестных наводок, возникающих при использовании пары проводов в кабеле для передачи и приема, используется показатель NEXT (Near End Cross Tolk), рассчитываемый по формуле 20log10(Aвых/Aвх), где Aвых и Авх – амплитуды выходного и наведенного входного сигналов.
Импеданс (волновое сопротивление) – эффективное входное сопротивление кабеля для переменного тока. При изменении напряжения реакция системы зависит не только от нагрузки на удаленном конце кабеля, а от эффективного сопротивления, которое определяется погонной емкостью и индуктивностью кабеля. Если нагрузка на кабеле не совпадает с его волновым сопротивлением (кабель рассогласован), то в кабеле возникают отражения сигнала от нагрузки (вплоть до возникновения стоячей волны при большом сопротивлении нагрузки), что приводит к невозможности передачи данных. Для обеспечения согласования необходимо, чтобы кабели в сети и концевые нагрузки имели одинаковое волновое сопротивление.
Уровень внешнего электромагнитного излучения в проводнике характеризует помехозащищенность кабеля, то есть степень ослабления внешних помех от различных источников (линий электропередачи, средств связи, оргтехники и бытовой техники, электромоторов).
Наиболее широкое применение находят следующие типы кабелей.
Неэкранированная витая пара UTP является наиболее употребительной в локальных сетях и подразделяется по категориям. Кабели категории 3 и 4 имеют рабочий диапазон до 16 и 20 МГц, предназначены для передачи данных со скоростью до 10 и 15 Мбит/с. Кабели категории 5 — наиболее распространенный вид, ориентированы на рабочий диапазон до 100 МГц. Кабели категорий 6 и 7 имеют рабочий диапазон 200 и 600 МГц и лучшие характеристики затухания и помехозащищенности, но используются редко из-за своей дороговизны. Волновое сопротивление кабелей витой пары составляет 100 Ом. Все кабели выпускаются в 4-парном исполнении.
Экранированная витая пара STP имеет лучшие характеристики по сравнению с неэкранированной. Основным стандартом, определяющим параметры кабелей данного типа, является стандарт фирмы IBM, в котором кабели разделены на девять типов.
Коаксиальные кабели широко используются не только в компьютерных сетях, но и для передачи ВЧ телевизионных сигналов.
Кабель RG-8 и RG-11 – «толстый» коаксиальный кабель, имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр 2.5 см. Это дорогой кабель с высокими характеристиками.
Кабели RG-58/U (сплошной тонкий проводник), RG-58 A/U (многожильный проводник) и RG-58 C/U, RG-59 – тонкие коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом.
Волоконно-оптические кабели (ВОК) состоят из центрального проводника света (волокна), окруженного другим проводником – оболочкой. Оболочка обладает меньшим показателем преломления, чем сердцевина, поэтому излучение не выходит за пределы волокна.
Различают одномодовое волокно (очень тонкого диаметра), с полосой пропускания сотни гигагерц, и многомодовое волокно, с более широким сердечником и меньшей полосой пропускания (500-800 МГц). В многомодовом волокне из-за относительно больших размеров электромагнитная волна высокой частоты может распространяться в нескольких режимах (модах), с разными скоростями, что приводит к искажениям передачи информации. Поэтому верхняя граничная частота такого волокна ограничена нижней частотой возникновения высших мод.
В качестве источников света в ВОК используют светодиоды и полупроводниковые лазеры. Для передачи информации используется свет с длиной волны 850-1300 нм.
1.3 Этапы повышения помехоустойчивости данных
Для передачи данных используются способы с максимальным использованием свойств каналов по скорости и достоверности передачи данных.
Данные первоначально предоставляются последовательностью прямоугольных импульсов. Для их передачи без искажения требуется полоса частот от нуля до бесконечности. Реальные каналы имеют конечную полосу частот, с которой необходимо согласовать передаваемые сигналы. Согласование обеспечивается, во-первых, путем модуляции – переноса сигнала на заданную полосу частот и, во-вторых, путем кодирования – преобразовании данных в вид, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие из-за помех в канале связи.
1.3.1 Кодирование передаваемых данных
Искажение информации может происходить по различным причинам от помех или шумов, которые могут быть вызваны различными обстоятельствами, такими, как неисправность ЭВМ, отклонение от стандартов напряжения сети или влажности помещения, внешние помехи и другое.
Поэтому одной из важнейших проблем теорий кодирования является проблема обнаружения и исправления ошибок, возникающих при передаче информации. Различают три вида ошибок, возникающих по различным причинам:
1) погрешности в данных;
2) методические погрешности;
3) неисправности в работе ЭВМ.
Ошибки первого и второго вида система контроля не сможет исправить самостоятельно, их надо учесть заранее.
В задачи помехоустойчивого кодирования входит обнаружение и исправление ошибок третьего вида. Эта цель достигается введением избыточной информации. Избыточность информации можно получить аппаратными (схемными), логическими и информационными средствами. Существует несколько десятков разнообразных методов распознавания и коррекции ошибок кодирования, предназначенных для каналов связи с различными характеристиками помех.
Сформулируем три глобальные проблемы кодирования:
1) создание шифра кодирования;
2) создание специальных корректирующих кодов для поиска и исправления ошибок, возникающих в результате передачи и хранения информации;
3) минимизация избыточной информации для успешной коррекции и сокращения потерь в скорости передачи сообщения.
Один из самых эффективных путей кодирования основан на применении основной теоремы Шеннона для каналов без шума. Согласно первой теореме Шеннона, если канал передачи не содержит собственных помех, то, возможно, так закодировать сообщение, чтобы среднее число элементов кода (двоичных символов), приходящихся на один элемент кодируемого алфавита, было минимальным. Это так называемое эффективное статистическое кодирование.
Первая теорема Шеннона утверждает, что вероятность ошибок при передаче информации сколь угодно мала, если энтропия S множества передаваемых сообщений меньше пропускной способности канала связи С, определяемой как наибольшее число бит, которые возможно передавать по этому каналу связи за единицу времени.
Для каналов связи с помехами справедлива вторая теорема Шеннона (прямая теорема кодирования), согласно которой всегда существует способ кодирования, такой, что информация может быть передана с какой угодно высокой достоверностью при большой длине передаваемых слов, если скорость передачи не выше пропускной способности канала связи. Вторая теорема Шеннона доказывает принципиальную возможность помехоустойчивого кодирования.
Первый классификационный признак – коды бывают блочными или непрерывными. При блочном кодировании передаваемые двоичные сообщения сгруппированы в блоки, которыми кодируются знаки (или группы знаков) первичного алфавита. В блоке присутствуют информационные и проверочные биты. Если все кодовые комбинации имеют одинаковую длину, код называется равномерным; если нет – неравномерным. При декодировании удобнее (проще) иметь дело с равномерным кодом, поэтому именно он, как правило, используется в помехоустойчивом кодировании. Непрерывные (синонимы: цепные, сверточные, рекуррентные) коды представляют собой непрерывную последовательность бит, не разделяемую на блоки (информационные и проверочные биты в них чередуются по определенному правилу). Блочное кодирование удобно использовать в тех случаях, когда исходные данные по своей природе уже сгруппированы в какие-либо блоки или массивы. При передаче по радиоканалам чаще используется сверточное кодирование, которое лучше приспособлено к побитовой передаче данных. Кроме этого, при одинаковой избыточности сверточные коды, как правило, обладают лучшей исправляющей способностью.
Рисунок 2 – Классификация помехоустойчивых кодов
Второй классификационные признак, относящийся как к блочным, так и к непрерывным кодам, подразделяет коды на разделимые и неразделимые. Разделимыми называются коды, в которых информационные и проверочные биты располагаются в строго определенных позициях. В неразделимых кодах такой определенности нет, что затрудняет их кодирование и декодирование. Поэтому практический интерес представляют в основном разделимые коды, а из неразделимых – только коды с постоянным весом.
Третий классификационный признак относится только к блочным разделимым кодам – они подразделяются на систематические (линейные) и несистематические. Двоичный код является линейным, если сумма по модулю 2 (mod2) двух кодовых слов также является кодовым словом этого кода. В линейных кодах проверочные биты являются результатом линейных операций над информационными разрядами. В несистематических (нелинейных) кодах информационные и проверочные биты либо вообще не имеют связи, либо эта связь нелинейна – такие коды применяются крайне редко.
Наиболее часто в линиях связи используются блочные линейные коды, называемые (n, k)-коды, к которым относятся циклические, коды Хемминга, матричные канонические и ряд других.
При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо перепадом потенциала определенного направления.
При выборе метода цифрового кодирования к нему предъявляют следующие требования:
- наименьшая ширина спектра результирующего сигнала (узкий спектр сигналов позволяет добиваться высокой скорости передачи данных);
- возможность синхронизации между передатчиком и приемником (как правило, в сетях применяются самосинхронизирующиеся коды, сигналы которых позволяют передатчику автоматически определять тактовую частоту передачи информационных битов, например, по резким перепадам сигналов);
- возможность распознавания ошибок (распознавание и коррекция ошибок реализуется средствами логического кодирования, или используется избыточность физических кодов).
В самосинхронизирующихся кодах каждый переход уровня сигнала от высокого к низкому уровню или наоборот используется для подстройки приемника. Лучшими считаются коды, которые обеспечивают переход уровня сигнала не менее одного раза в течение интервала времени на приеме одного информационного бита.
Потенциальный код без возвращения к нулю (NRZ — NonReturntoZero) – 0 и 1 кодируются различными уровнями сигнала. Это наиболее простой способ кодирования, но имеет постоянную составляющую в спектре. При передаче длинных серий одноименных битов (единиц или нулей) уровень сигнала остается неизменным для каждой серии, что снижает качество синхронизации и надежность распознавания принимаемых битов.
Рисунок 3 – Иллюстрация самосинхронизирующихся кодов
Потенциальный код с возвращением к нулю (ReturntoZero) – код, аналогичный NRZ, с возвращением к нулю на середине каждого тактового интервала. Имеет большее число переходов уровня сигнала, чем сигнал в коде NRZ.
Биполярное кодирование с альтернативной инверсией (AMI) – 0 кодируется нулевым потенциалом, а 1 – положительным или отрицательным ненулевым, причем потенциал каждой следующей единицы противоположен по знаку предыдущей. Спектр кода не содержит постоянной составляющей. Используется три уровня сигналов, что требует увеличения мощности передатчика. Обладает хорошими синхронизирующими свойствами при передаче серий единиц и прост в реализации. Недостатком кода является ограничение на плотность нулей в потоке данных, поскольку длинные последовательности нулей ведут к потере синхронизации.
Манчестерский код (PhaseEncode, фазовое кодирование) – наиболее популярный код, применяемый в локальных сетях. При манчестерском кодировании информация передается перепадами потенциала, происходящими в середине такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня к высокому, а ноль наоборот. В начале каждого такта может происходить, а может и не происходить служебный перепад (он происходит, если в предыдущем такте передаваемый бит имел то же значение, что и в текущем.). Манчестерский код обеспечивает изменение уровня сигнала при представлении каждого бита и не имеет постоянной составляющей.
Логическое кодирование – это предварительное изменение передаваемой информации с целью сделать ее более удобной для передачи. Например, путем логического кодирования избавляются от длинных последовательностей нулей и единиц.
Избыточное кодирование – вариант логического кодирования, при котором к основной информации добавляется дополнительная. При этом передаваемая последовательность бит разбивается на порции, называемые символами, и каждый символ заменяется на новый, имеющий большее количество бит, чем исходный. Например, логический код 4В/5В заменяет исходные символы длиной 4 бита на символы длиной 5 бит. При этом возникает 16 «запрещенных» символов, прием которых свидетельствует об ошибке связи и появляется возможность исправления ошибок передачи.
Применение самосинхронизирующихся кодов обеспечивает побитовую синхронизацию, но для обнаружения начала и окончания потока бит и его разделения на байты (побайтовая синхронизация) необходимы специальные методы.
В асинхронных протоколах для низкоскоростного взаимодействия с периферийными устройствами каждый байт (или группа бит фиксированной длины) предваряются специальным набором старт-бит и завершаются стоп-битами.
В синхронных протоколах данные передаются большими блоками произвольной длины (кадрами). Кадр предваряется преамбулой – фиксированной последовательностью бит. После преамбулы начало и конец кадра обозначаются стартовыми и стоповыми ограничителями (флагами). Для того чтобы при возникновении внутри поля данных последовательности бит, совпадающей со стоповым ограничителем, не нарушался порядок приема кадра, существуют специальные методы, например, передача в заголовке кадра (имеющего фиксированную длину) сведений о длине поля данных.
1.3.2 Методы обнаружения искажений информации
Для повышения помехоустойчивости каналов передачи информации разработаны специальные методы, сокращающие влияние шумов. Несмотря на то, что каналы связи весьма разнообразны, а помехи специфичны, существуют общие способы борьбы с ними.
Необходимо максимально снизить уровень помех и максимально повысить уровень полезного сигнала, то есть увеличить отношение сигнал/шум. Увеличение отношения сигнал/шум может достигаться за счет представления информации в виде импульсов, четко выделяемых на фоне помех.
Борьба с помехами уменьшает, но не исключает вероятность появления ошибок. Что бы их учесть или ликвидировать вводятся различные способы кодирования, которые учитывают вероятность ошибок и при их обнаружении, либо их устраняют, либо выдают соответствующее сообщение. К таковым кодам относятся корректирующие коды, систематические коды и контроль по четности.
Корректирующие коды – класс кодов, обладающих свойством обнаруживать с заданной точностью и исправлять возникающие ошибки с целью повышения помехоустойчивости информационных систем при передаче, хранении и обработке дискретной информации.
Для организации работы корректирующих кодов используется введение принципа избыточности информации, за счет чего основная информация приобретает помехоустойчивые свойства. Но для расположения такой избыточной информации необходимо ввести дополнительные разряды, которые заполняются соответствующим кодом.
Систематические коды. Такие коды состоят из двух частей, первая часть содержит k – контролирующих разрядов, вторая часть содержит m – информационных разрядов. Причем m+k=n – число разрядов в информационном слове. Корректирующая способность такого кода численно равна вероятности обнаружения и исправления ошибки.
При передаче двоичных сообщений ошибка может заключаться только в замене 0 на 1 или 1 на 0. Складывая (по модулю 2) соответствующие разряды оригинала и полученного сообщения поразрядно, можно установить ошибки. Если получили 0, то ошибок нет, если получили 1, то ошибка есть. Причем видно, что те разряды, которые в сумме дают 1, то ошибка именно в этом разряде. Передав повторно полученное ошибочное сообщение, согласно двойной инверсии получим верное сообщение.
Остается установить, каким образом перееденное сообщение сравнивается с оригиналом, который остался в первоначальном месте. На этот счет есть первая часть сообщения, которая имеет информации о передуваемом слове, например, наличие в нем единиц – вес сообщения. Если вес сообщения не совпадает с весом полученного слова, то произошла ошибка.
Несмотря на простоту в использовании двоичных кодов, они обладают серьезным недостатком за счет значительной разницы в наборах цифр между двумя соседними значениями. Для уменьшения вероятности ошибки в двоичных кодах используют код Грея, в котором каждые две позиции отличаются только одним разрядом, то есть на 1 бит. Поэтому выходной сигнал может быть представлен лишь одним из двух состояний – истинным или ложным.
Для обнаружения однократной ошибки и ее исправления применяется контроль по четности, который заключается в том, что сумма двоичных единиц в машинном слове, включая контрольный разряд, должна иметь определенную четность, то есть быть либо всегда четной, либо всегда нечетной.
Рассмотренные коды дают информации об одной ошибке. Но ошибок может быть несколько. Причем исправление одной из них, может привести к появлению дополнительных ошибок. Существуют на этот счет другие возможности, которые основаны на иных принципах работы. Например, в методе циклического избыточного контроля (CRC) в качестве контрольной информации используется остаток от деления двоичного числа, которое представляют собой исходные данные, на известный делитель. Как правило, делитель выбирается таким, чтобы остаток составлял 2 или 4 байта. При приеме остаток прибавляется к принятым данным и полученное число делится на тот же делитель. Равенство итогового остатка нулю свидетельствует о правильности приема.
Восстановление потерянных кадров проводится путем их повторной передачи. При передаче с установлением логического соединения каждый блок данных нумеруется и для подтверждения его получения приемник посылает передатчику специальный блок данных – положительную или отрицательную квитанцию. Если передатчик не получил квитанции или получил отрицательную квитанцию, он проводит повторную передачу.
1.3.3 Дополнительные возможности повышения помехоустойчивости
Для повышения качества функционирования технических средств можно использовать многократное повторение однотипных блоков, сигналов, для получения требуемой помехоустойчивости или надежности. Такую избыточность называют избыточностью повторения.
Еще одной возможностью повышения помехоустойчивости является использование статистики сообщений. Например, если при передаче текста отдельные буквы в словах приняты неверно, то ошибки в отдельных буквах не означают невозможности правильно прочесть слово, в котором произошла ошибка. Ошибка в одной букве может образовать такое сочетание букв, которое вообще не является словом данного языка. Поэтому обычно заменяют принятую невозможную комбинацию букв ближайшей возможной. На этом принципе восстановления основаны некоторые современные помехоустойчивые системы.
2 Практическая работа
2.1 Определение оптимальной связывающей сети, согласно расстоянию и объему передаваемой / получаемой информации между звеньями сети
На рисунке 4 представлена схема размещения пунктов А-М и дано расстояние между ними.
Объём информации для передачи из пункта А в каждый пункт и получаемых из них, дано в таблице 1. Технический объём передаваемого пакета сообщений не должен превышать 2,5 Гб информации. Необходимо организовать передачу информационных сообщений между всеми пунктами согласно расстоянию и объему передаваемой / получаемой информации между ними.
Рисунок 4 – Схема размещения пунктов А-М
Таблица 1 – Объём информации для передачи из пункта А в каждый пункт и получаемых из них
Представив кратчайшую связывающую сеть, группируем пункты с учетом передаваемого / получаемого объёма информации, и максимального объёма информационного пакета:
Таблица 2 – Сгруппированные пункты по маршрутам
Этот этап расчетов имеет целью связать все пункты каждого маршрута, начиная с пункта А, замкнутой линией, которой соответствует кратчайший путь объезда этих пунктов. С этой целью проводятся специальные расчеты, один из методов которых, называемый «методом треугольников», приводится ниже.
Таблица 3 – Симметричная матрица маршрута 1
Для каждого маршрута строим таблицу, называемую симметричной матрицей. Для маршрута 1 она приведена в таблице 3. По главной диагонали в ней размещены пункты, включаемые в маршрут. Цифры в клетках показывают кратчайшие расстояния между ними.
Начальный маршрут строим для трех пунктов матрицы А, З, К, имеющих наибольшие значения величины, показанной в итоговой строке.
Для включения последующих пунктов в маршрут выбираем из оставшихся пунктов в таблице пункт, имеющий наибольшую сумму, например, В. Затем необходимо определить между какими пунктами начального маршрута его следует вставить. Для этого следует поочередно вставлять пункт В между каждой соседней парой пунктов АЗ, ЗК, КА.
При этом для каждой пары пунктов необходимо найти величину приращения маршрута (∆) по формуле:
где С – расстояние;
i– индекс включаемого пункта;
k – индекс первого пункта из пары;
p – индекс второго пункта из пары.
При включении пункта В между первой парой пунктов АЗ определяем размер приращения ∆АЗ: ∆АЗ = САВ + СВЗ – САЗ= 11,3 + 4,7 –15,7 = 0,3
Для пунктов ЗК приращение маршрута при включении пункта В равно:
∆ЗК = СЗВ + СВК – СЗК = 4,7 + 11,0 –6,3 = 9,4
Для пунктов КА соответственно: ∆КА = СКВ + СВА – СК = 11 + 11,3 – 14,3 = 8
Из полученных значений выбираем минимальное значение ∆АЗ = 0,3 и между соответствующими пунктами вставляем пункт В. Получаем маршрут АВЗКА.
Выбираем в таблице 4 еще не включенный в маршрут пункт Б.
∆АВ = САБ + СБВ – САВ = 7,0 +4,3 – 11,3 = 0
∆ВЗ = СВБ + СБЗ – СВЗ = 4,3 + 8,7 – 4,7 = 8,3
∆ЗК = СЗБ + СБК – СЗК = 8,7 + 7,3 – 6,3 = 9,7
∆КА = СКБ + СБА – СКА = 7,3 + 7,0 – 14,3 = 0
Так как наименьшей величиной является ∆АВ (∆КА логически не подходит), пункт Б включаем между АВ и получаем маршрут АБВЗКА.
Выбираем в таблице 3 еще не включенный в маршрут пункт Е.
∆АБ = САЕ + СЕБ – САБ = 8,5 + 1,5 – 7,0 = 3,0
∆БВ = СБЕ + СЕВ – СБВ = 1,5 + 5,2 – 4,3 = 2,4
∆ВЗ = СВЕ + СЕЗ – СВЗ = 5,2 + 7,2 – 4,7 = 7,7
∆ЗК = СЗЕ + СЕК – СЗК = 7,2 + 5,8 – 6,3 = 6,7
∆КА = СКЕ + СЕА – СКА = 5,8 + 8,5 – 14,3 = 0
Так как наименьшей величиной является ∆КА, пункт Е включаем между КА и получаем окончательный порядок объезда пунктов первого маршрута АБВЗКЕА.
Можно утверждать, что полученная последовательность объезда дает наименьший или весьма близкий к наименьшему пути путь объезда пунктов маршрута 1.
По маршруту 2 проводим аналогичные расчеты, исходные данные для которых представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Симметричная матрица маршрута 2
Начальный маршрут строим для трех пунктов матрицы А, Г, И, имеющих наибольшие значения величины, показанной в итоговой строке.
∆АГ = САД + СДГ – САГ = 8,6 + 3,9 – 4,7 = 7,8
∆ГИ = СГД + СДИ – СГИ = 3,9 + 4,0 – 7,9 = 0
∆ИА = СИД + СДА – СИА = 4,0 + 8,6 – 9,8 = 2,8
Подставив первоначально пункт Д, получаем маршрут АГДИА.
∆АГ = САЖ + СЖГ – САГ = 6,1 + 8,9 – 4,7 = 10,3
∆ГД = СГЖ + СЖД – СГД = 8,9 + 5,0 – 3,9 = 10,0
∆ДИ = СДЖ + СЖИ – СДИ = 5,0 + 3,7 – 4,0 = 4,7
∆ИА = СИЖ + СЖА – СИА = 3,7 + 6,1 – 9,8 = 0
Окончательный порядок объезда пунктов второго маршрута АГДИЖА.
Проанализировав порядок приема / передачи информации в каждом отдельном пункте при последовательном объезде пунктов маршрута (таблица 5), делаем вывод, что данный подход к маршрутам 1 и 2 не нарушает требование к поставленной задачи.
Таблица 5 – Порядок приема / передачи информации при последовательном объезде пунктов маршрута 1
На рисунке 5 представлена оптимальная связывающая сеть, согласно расстоянию и объему передаваемой / получаемой информации между звеньями сети.
продолжение
--PAGE_BREAK--
Рисунок 5 – Схема движения по маршрутам 1 и 2.
2.2 Определение оптимальной связывающей сети при оптимизации по критерию быстроты прохождения информационного пакета
На рисунке 6 для всех линий связи указаны пропускные способности в . Необходимо определить реальное время передачи всей информации по выбранным маршрутам:
где – объем передаваемой информации условного пакета в 1 Гб
с – пропускная способность линии связи,
Соответственно для линии связи между пунктами А и Б время передачи информации в 1 Гб:
На рисунке 7 для всех линий связи указано реальное время передачи в с, выделена оптимальная связывающая сеть, при условии оптимизации по критерию быстроты прохождения информационного пакета по каналу связи.
Рисунок 6 – Заданные пропускные способности всех линий
Рисунок 7 – Оптимальная связывающая сеть, при оптимизации по критерию быстроты прохождения информационного пакета по каналу связи
2.3 Определение оптимальной сети при условии минимизации потерь информации по каналу связи
Потери от объёма информации определяются искажениями при передаче условного сообщения (таблица 6), в котором 1 символ соответствует 5 Мб информации для передачи по каналу связи.
Таблица 6 – Искаженность при передаче условного сообщения
Для наглядности представления количества верной / искаженной информации составим таблицу 7, где каждый символ пронумерован в порядке передачи информации, что позволит определить потери от объёма информации для каждого узла:
где m – число ошибок;
n – число символов.
Функциональная зависимость потерь информации с расстоянием передачи информации:
На основании формул 8 и 9, составлена таблица 8 расчета итоговых значений потерь информации:
На рисунке 8 определена оптимальная связывающая сеть при условии минимизации потерь информации по каналу связи, для всех линий связи указано итоговое значение потерь информации в процентах.
Рисунок 8 – Оптимальная связывающая сеть при условии минимизации потерь информации по каналу связи
Таблица 7 – Нумерация ошибок относительно передаваемого текста
Продолжение таблицы 7
Продолжение таблицы 7
N
Объем
информациии, МБ
текст
ошибка
181
905
й
182
910
л
ш
183
915
е
184
920
й
185
925
186
930
с
187
935
у
188
940
к
щ
189
945
н
190
950
о
191
955
с
192
960
т
193
965
1
и
194
970
195
975
м
196
980
и
197
985
7
р
198
990
а
199
995
.
Таблица 8 – Расчет итоговых значений потерь информации
Продолжение таблицы 8
2.4Расчет энтропии и количества информации в сообщении
Для расчета энтропии сообщения «Отчет выполнен студентом вечернего факультета специальности информационно измерительная техника и технологии Шаманаевым Александром Викторовичем», разложим текст сообщения посимвольно:
Таблица 9 – Расчет реальной энтропии сообщения
Продолжение таблицы 9
Идеальные сообщения, имеющие максимальную энтропию, оптимальны в том смысле, что в них на один символ (элемент, уровень квантования) приходится наибольшее количество информации.
Hоптим= n·log(N) = 34·log(144) = 73,38
В реальных сообщениях символы всегда коррелированны (после запятой не появляется точка, после гласной мягкий знак), вследствие чего количество информации, приходящееся на один символ будет меньше, чем в идеальных. Соотношение реальных и оптимальных сообщений выражается посредством коэффициента сжатия:
продолжение
--PAGE_BREAK--