• Вентиляция офиса
  • Харьков - спортивный город
  • Dengan ratusan online poker

  • Данные

    Перейдем теперь к тем формам информации, которые передаются и воспринимаются приборами.

    Старейшим и наиболее распространенным видом этого типа является передача телеграфных сообщений. Как мы уже указывали, в этом виде передачи нас не интересует форма воспроизведения сигнала. Безразлично, в каком виде будет получено сообщение: в форме ленты со знаками азбуки Морзе, букв и цифр телеграммы или комбинации отверстий на перфоленте. Важно на приеме получить правильное содержание сообщений и уметь его воспринять и использовать непосредственно или с помощью некоторых устройств или приборов.

    Не будем здесь рассматривать «старейшину» телеграфной связи — аппарат Морзе, который хотя еще применяется, но уже не решает основных задач телеграфной связи. В буквопечатающем телеграфном аппарате для передачи каждого знака используется пятиэлементньтй код, передаваемый двоичными сигналами. Как известно, двоичный (или бинарный) сигнал означает, что у него возможны только два состояния (например, единица—ноль), каждое из которых занимает одинаковый промежуток времени и обозначается как один бит. Количество бит в секунду определяет скорость передачи бинарных сигналов. Пяти бит двоичного кода достаточно, чтобы путем их различных сочетаний получить 32 знака (2б=32), 26 из них используются в телеграфном аппарате для обозначения части букв русского алфавита. Некоторые из оставшихся комбинаций телеграфный аппарат переводит для работы 3 другом «регистре», в котором печатается часть букв русского алфавита, цифры и буквы латинского алфавита, не совпадающие с русскими. В обычной пишущей машинке тоже имеются два регистра, но они используются для печати обычных и прописных букв. В телеграмме прописные буквы не применяются.

    Оценим теперь телеграфный сигнал с учетом рассмотренных выше параметров. Если принять, что на телеграфном аппарате будет работать самый квалифицированный телеграфист, то аппарат необходимо рассчитывать на скорость передачи 360—400 знаков в минуту, т. е. 6—7 знаков в секунду. Каждый знак — это 5 бит, т. е. скорость двоичных электрических сигналов на выходе аппарата составит 30—35 бит/с. Современные телеграфные аппараты согласно с согласованными международными рекомендациями применяют для каждого знака не 5, а 8 бит (3 используются как служебные и для повышения верности передачи). Комбинацию из 8 бит, образующую восьмизначный кодовый сигнал, называют байт. Получаемая при восьмизначном коде скорость — 6x8 ^ 50 бит/с — принята в качестве типовой скорости передачи.

    Следует иметь в виду, что сегодня телеграфист не обязательно должен передавать телеграмму прямо в линию. Он может записать ее кодом на перфоленте, а потом пропустить эту перфоленту через специальный передатчик — трансмиттер — с большой скоростью. Учитывая это, для телеграфной связи установлены еще две градации скоростей передачи: 100 и 200 бит/с.

    Такие скорости, особенно 200 бит/с, используются и для передачи данных. Однако, как уже указывалось выше, при передаче данных требуется существенно большая верность восстановления исходного сигнала при его воспроизведении на приемном конце. Основным источником ошибок (возникающих как следствие искажения сигнала передачи данных) являются внешние воздействия — помехи. Поскольку данные обычно представляют собой некоторую последовательность единиц и нулей (или других бинарных сигналов), записанных на носителе, необходимо, чтобы воспринимающее их устройство не исказило эту последовательность, т. е. не записало нуля вместо единицы и единицы вместо нуля. Значит, уровень помех, воздействующих на устройства передачи данных, должен быть не больше такого, который мог бы создать «ложную» единицу там, где будет нуль, или «выбить» единицу и создать вместо нее нуль,

    Обычно устройства приема двоичных электрических телеграфных сигналов или сигналов передачи данных определяют наличие сигнала только в том случае, когда он достигает величины, равной половине его номинальной амплитуды. Если один из битов сигнала в результате помехи уменьшится больше чем наполовину, то он будет воспринят как ноль, и наоборот, если помеха создаст ложный бит с амплитудой больше половины номинальной амплитуды сигнала, он будет воспринят как единица — на приемном конце линии возникнет ошибка. Отсюда следует: чтобы выдержать указанные нормы на допускаемые ошибки, амплитуды возникающих в линии помех должны быть по крайней мере в два раза меньше амплитуды основного сигнала, отклоняясь от этого в большую сторону в среднем не чаще, чем через 104 бит для телеграфа и 106 бит для передачи данных.

    Бороться с ошибками при передаче данных можно в основном двумя путями — либо увеличивая соотношение между уровнем сигнала и уровнем помехи, либо усложняя методы кодирования сигналов с тем, чтобы уменьшить влияние ложных единиц или нулей на истинное значение принимаемой информации. Использование первого пути ограничивается физическими возможностями устройств, через которые передается информация. Уровень помех в линиях связи зависит от объективно существующих факторов — таких, как тепловой шум резисторов, влияние внешних электромагнитных полей и др. Избежать влияния помех путем увеличения амплитуды сигнала можно только до некоторых пределов, определяемых энергетическими возможностями электронных устройств в линиях связи и рядом других факторов, включая экономические. Что же касается второго пути, то здесь имеется возможность посредством усложнения кодов восстанавливать верный сигнал даже в условиях, когда «вредная» помеха во много раз превышает «полезный» сигнал. В таких условиях работают, например, устройства, воспринимающие данные от объектов из далекого космоса. Однако при этом повышение верности воспроизведения не дается даром. Всякое усложнение кода приводит к тому, что на каждый знак передаваемой и воспринимаемой информации требуется большее количество бит.

    Отсюда — либо уменьшение скорости передачи информации при заданной скорости передачи бинарных сигналов (бит в секунду), либо при неизменной скорости передачи информации увеличение скорости передачи бинарных сигналов. Указанные зависимости детально исследованы в теории информации, и мы не будем их рассматривать. Укажем лишь на то, что для каждого знака передачи данных — одной из десяти цифр — используется, так же* как и в телеграфе, восьмизначный код. Однако в телеграфе этот восьмизначный код, позволяющий создать 28=256 комбинаций, передает 52 знака (русский и латинский алфавит, цифры, знаки перевода регистра), а при передаче данных он передает только 10 цифр (0, 1, . . ., 9). Естественно, что этот код для передачи данных можно» сделать более помехозащищенным, чем для телеграфа..

    В настоящее время в процессе научно-технического-прогресса как в области вычислительной техники, так и в области средств электросвязи выявилась необходимость в стандартизации скоростей передачи данных, осуществляемой в виде бинарных сигналов. Указанные выше; скорости, используемые и в телеграфной связи (50, 100200 бит/с), относятся к системам низкоскоростной передачи данных. Существуют группы среднескоростных (6001200, 2400, 4800, 9600 бит/с) и высокоскоростных (48 000, 96 000 бит/с и более) систем передачи данных. Важными факторами при выборе этих скоростей были пропускные способности каналов в системах передачи (о чем мы поговорим ниже).

    Дискретная информация

    Передача данных является частным случаем такой информации, которую принято называть дискретной. Дискретная информация в конечном счете также является цифровой, однако может иметь большее разнообразие форм записи и методов передачи.

    Выше, рассматривая информацию, воспринимаемую слухом или зрением, мы характеризовали ее тремя параметрами — частотным диапазоном, динамическим диапазоном и соотношением сигнал—помеха. Применительно к передаче данных (или дискретной информации вообще) эти параметры тоже имеют определенный смысл. В теории электрической связи установлены закономерности, связывающие между собой длительность импульса тока во времени и спектральный состав этого импульса. Теоретически спектр частот импульса, имеющего конечную протяженность во времени т секунд, бесконечен. Однако практически основная энергия спектральных компонент сосредоточена в диапазоне частот, не превышающих значение 1/ Z Гц. Но 1 / т — это скорость передачи бинарной информации, исчисляемая количеством бит в секунду. Таким образом,^ на каждый бит в секунду ^требуется полоса в 1 Гц. Теоретически при передаче бинарной информации можно в полосе 1 Гц передать 2 бит/с, а если от двухуровневой системы (передающей 1 или 0) перейти к многоуровневой (например, пере- ^ давать -|-2, +1, 0, -1, то можно ограничиться еще -меньшим спектром. Однако

    при таком методе передачи мы проигрываем на соотношении сигнал—помеха.

    Мы уже указывали, что^при бинарной передаче сигнал воспринимается на уровне половины его амплитуды. В приведенном примере многоуровневой передачи сигнал .имеет 5 уровней и, следовательно, его надо воспринимать ла уровне половины от 1/4 размаха сигнала, т. е. сигнал становится по крайней мере в*4 раза чувствительнее к помехе, что соответствует ухудшению соотношения сигнал— помеха на 6 дБ. Правда, при этом выигрывается полоса частот. Ответ на вопрос, что выгоднее, обычно зависит от конкретных условий. Однако «выжимание» полосы частот всегда связано с определенными сложностями, и поэтому в каналах связи при бинарной передаче часто используется даже более широкая полоса частот (на 1 бит/с полоса 2 Гц).

    Теперь о динамическом диапазоне. При передаче бинарной информации средняя мощность сигнала неизменна. Следовательно, здесь нет перепада уровней. При многоуровневой передаче этот диапазон может быть подсчитан как функция количества уровней. Соотношение сигнал— помеха зависит от требуемой верности приема. Если при передаче бинарных сигналов допустить возможность в среднем одной ошибки на 10б бит, то при так называемом тепловом шуме * соотношение сигнал—помеха должно быть 18,8 дЁ, а при одной ошибке на Ю~е бит — 19,7 д£>. Эти данные получены из графика (рис. 2), в котором вероятность ошибочного приема бинарного сигнала показана как функция соотношения между сигналом и помехой в децибелах. При импульсных помехах это соотношение зависит от частоты появления импульсов, их амплитуды и других параметров и должно подсчитываться отдельно для каждого конкретного случая.

    Мы рассмотрели основные виды информации, которые уже сегодня могут передаваться и передаются с помощью электрического тока через линии связи на расстояния, превышающие возможности «непосредственного общения» источников и приемников информационных сообщений. Однако, прежде чем переходить к техническим методам передачи электрических сигналов, несущих информацию через линии связи, уместно еще раз подчеркнуть, что эти сигналы, как и сама информация, разделяются на две группы: аналоговые — сигналы, изменяющиеся непрерывно во времени, и дискретные — сигналы, характеризующиеся конечным числом значений их амплитуды. С позиций такой классификации электрический ток на выходе микрофона — аналоговый, на выходе передающего фототелеграфного аппарата или передающей телекамеры — тоже аналоговый. В то же время на выходе телеграфного аппарата или аппарата передачи данных электрический сигнал дискретный, так как он представляет собой последовательность, отображающую единицы или нули.

    Мы уже указали, что аналоговый электрический сигнал, так же как и исходный информационный сигнал, может быть охарактеризован тремя основными параметрами: диапазоном частот, динамическим диапазоном и соотношением мощностей сигнала и помехи. Для дискретных сигналов достаточно ограничиться двумя параметрами — диапазоном частот, который можно заменить скоростью передачи двоичных (единица—ноль) сигналов, и соотношением сигнал—помеха, оценку которого иногда тоже удобнее заменить допустимой ошибкой в приеме двоичного сигнала.

    Как уже ясно из всего предыдущего, сущность связи заключается в том, чтобы передать электрический сигнал, несущий информацию (аналоговую или дискретную), из одной точки пространства в другую. И методы передачи этих электрических сигналов могут быть тоже аналоговыми и дискретными. Во избежание путаницы (которая иногда возникает даже среди специалистов) надо четко различать характер или вид информации (аналоговый или дискретный) и методы передачи информации, которые также могут быть аналоговыми и дискретными *. При этом как аналоговую, так и дискретную информацию можно передавать любым аналоговым или дискретным методом. При этом, естественно, существуют четыре возможных сочетания видов информации и методов передачи:


    ::Следующая страница::