Характеристики информационных каналов

Информационный канал можно характеризовать также тремя соответствующими параметрами: временем использования канала Т_к, шириной полосы частот, пропускаемых каналом F_k, и динамическим диапазоном канала D_k характеризующим его способность передавать различные уровни сигнала.

Величина называется емкостью канала.

Неискаженная передача сигналов возможна только при условии, что сигнал по своему объему «вмещается» в емкость канала.

Следовательно, общее условие согласования сигнала с каналом передачи информации определяется соотношением

Однако соотношение выражает необходимое, но недостаточное условие согласования сигнала с каналом. Достаточным условием является согласование по всем параметрам:

Для информационного канала пользуются понятиями: скорость ввода информации, скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Под скоростью ввода информации (потоком информации) I(X) понимают среднее количество информации, вводимое от источника сообщений в информационный канал в единицу времени. Эта характеристика источника сообщений и определяется только статистическими свойствами сообщений.

Скорость передачи информации I(Z,Y) – среднее количество информации, передаваемое по каналу в единицу времени. Она зависит от статистических свойств передаваемого сигнала и от свойств канала.

Пропускная способность С – наибольшая теоретически достижимая для данного канала скорость передачи информации. Это характеристика канала и не зависит от статистики сигнала.

Пропускная способность информационного канала определяется двумя параметрами: разрядностью и частотой. Она пропорциональна их произведению.

Разрядностью называют максимальное количество информации, которое может быть одновременно помещено в канал.

Частота показывает, сколько раз информация может быть помещена в канал в течение единицы времени.

Разрядность почтового канала огромна. Так, пересылая по почте, например, лазерный диск, можно поместить одновременно в канал более 600 Мб информации. В то же время частота почтового канала очень низкая – выемка почты из ящиков происходит не чаще пяти раз в сутки.

Телефонный канал информации однобитный: одновременно по телефонному проводу можно послать или единицу (ток, импульс), или ноль. Частота этого канала может достигать десятки и сотни тысяч циклов в секунду. Это свойство телефонной сети позволяет использовать ее для связи между компьютерами.

С целью наиболее эффективного использования информационного канала необходимо принимать меры к тому, чтобы скорость передачи информации была как можно ближе к пропускной способности канала. Вместе с тем скорость ввода информации не должна превышать пропускную способность канала, иначе не вся информация будет передана по каналу.

Это основное условие динамического согласования источника сообщений и информационного канала.

Одним из основных вопросов в теории передачи информации является определение зависимости скорости передачи информации и пропускной способности от параметров канала и характеристик сигналов и помех. Эти вопросы были впервые глубоко исследованы К. Шенноном.

 

Вопрос 4 Каковы формы представления информации?

Информация - очень емкое понятие, в которое вмещается весь мир: все

разнообразие вещей и явлений, вся история, все тома научных исследований,

творения поэтов и прозаиков. И все это отражается в двух формах - непрерывной

и дискретной. Обратимся к их сущности.

Объекты и явления характеризуются значениями физических величин. Например,

массой тела, его температурой, расстоянием между двумя точками, длиной пути

(пройденного движущимся телом), яркостью света и т.д. Природа некоторых

величин такова, что величина может принимать принципиально любые значения в

каком-то диапазоне. Эти значения могут быть сколь угодно близки друг к

другу, исчезающе малоразличимы, но все-таки, хотя бы в принципе, различаться,

а количество значений, которое может принимать такая величина, бесконечно

велико.

Такие величины называются непрерывными величинами, а информация, которую они

несут в себе, непрерывной информацией.

Слово “непрерывность” отчетливо выделяет основное свойство таких величин -

отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать

величина. Масса тела - непрерывная величина, принимающая любые значения от

0 до бесконечности. То же самое можно сказать о многих других физических

величинах - расстоянии между точками, площади фигур, напряжении

электрического тока.

Кроме непрерывных существуют иные величины, например, количество людей в

комнате, количество электронов в атоме и т.д. Такого рода величины могут

принимать только целые значения, например, 0, 1, 2,..., и не могут иметь

дробных значений. Величины, принимающие не всевозможные, а лишь вполне

определенные значения, называют дискретными. Для дискретной величины

характерно, что все ее значения можно пронумеровать целыми числами 0,1,2,...

Примеры дискретных величин:

· геометрические фигуры (треугольник, квадрат, окружность);

· буквы алфавита;

· цвета радуги;

Можно утверждать, что различие между двумя формами информации обусловлено

принципиальным различием природы величин. В то же время непрерывная и

дискретная информация часто используются совместно для представления сведений

об объектах и явлениях.

Пример. Рассмотрим утверждение “Это окружность радиуса 8,25”.

Здесь:

· ”окружность “- дискретная информация, выделяющая

определенную геометрическую фигуру из всего разнообразия фигур;

· значение “8,25” - непрерывная информация о

радиусе окружности, который может принимать бесчисленное множество

значений.

Что объединяет непрерывные и дискретные величины?

В качестве простого примера, иллюстрирующего наши рассуждения, рассмотрим

пружинные весы. Масса тела, измеряемая на них, - величина непрерывная по

своей природе. Представление о массе (информацию о массе) содержит в

себе длина отрезка, на которую перемещается указатель весов под воздействием

массы измеряемого тела. Длина отрезка - тоже непрерывная величина.

Чтобы охарактеризовать массу, в весах традиционно используется шкала,

отградуированная, например, в граммах. Пусть, например, шкала конкретных

весов имеет диапазон от 0 до 50 граммов.

 

При этом масса будет характеризоваться одним из 51 значений: 0, 1, 2,...,

50, т.е. дискретным набором значений. Таким образом, информация о непрерывной

величине, массе тела, приобрела дискретную форму.