Модуль 2. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДОСТИЖЕНИЙ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ В ИНФОРМАЦИООННЫХ, КОММУНИКАЦИОННЫХ И МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Тема 6. Естественнонаучные представления, лежащие в основе перемещения информационных потоков и организации современных технологий управления

Лабораторная работа № 7

Использование компьютерного моделирования для исследования способов перемещения информационных потоков и организации современных технологий управления

Эксперимент 1. Изучение основных понятий, связанных с определением информации.

Задание 1.1. Кратко опишите, почему повышение роли информации и информационных технологий – важный фактор развития общества на современном этапе

Теоретические предпосылки

Вы уже знакомы с тем, что человеческое общество по мере своего развития овладевало не только веществом, энергией, микромиром, но и информацией. При этом масштаб использования информации в процессе своей деятельности являлся одним из основных факторов развития общества.

Из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации, в истории развития цивилизации, имело место несколько событий, когда коренным образом преобразовывались общественные отношения. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества. В информационном развитии общества можно назвать такие основные этапы:

а) появление языка и членораздельной человеческой речи;

б) изобретение письменности;

в) изобретение книгопечатания;

д) изобретение радио, телефона и телевидения;

е) применение компьютеров и цифровых технологий.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

Современное общество называют информационным, так как роль и количество информации, циркулирующей в нем, стремительно возрастает. При переходе к информационному обществу возникает новая индустрия переработки информации на базе компьютерных и телекоммуникационных информационных технологий, поэтому таком обществе информация легко и быстро достигает пользователя, выдается в привычной для него форме. В нем есть все необходимые средства для хранения, распределения информации, а также для её использования. Информационное общество – это общество, в котором большая часть населения занята получением, переработкой, передачей и хранением информации, особенно высшей её формы – знаний.

Картина информационного общества, созданная теоретиками, уже в наши дни постепенно приобретает зримые очертания. В информационном обществе информация является главным ресурсом, поскольку именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. В этой связи в информационном обществе деятельность людей будет сосредоточена главным образом на обработке информации, а материальное производство и производство энергии будет возложено на машины. Не случайно говорят, что мир вступает в эру информатизации и компьютеризации, что индустриальная эпоха в третьем тысячелетии сменяется информационной, имеет место переход от индустриального общества к информационному. Важнейшей чертой такого общества является информатизация – процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей общества на основе формирования и использования информационных ресурсов. Цель информатизации - улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда.

В информационном обществе информация становится важным производственным фактором: благодаря новым информационным технологиям и автоматизации, используя минимальное количество сырья, энергии и трудовых затрат, можно изготовить оптимальным образом различные товары с совершенно новыми потребительскими свойствами. Причем, впервые, в связи с массовым распространением компьютеров и успехами в создании программных средств, человек за всю историю развития цивилизации, получил возможности для эффективного усиления своей интеллектуальной деятельности, для использования информационных ресурсов.

Итак, для информационного общества характерны следующие черты:

1. Обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;

2. Происходит изменение системы ценностей, связанных с увеличением доли умственного труда, развитием творческих способностей человека;

3. С помощью средств информационных и коммуникационных технологий реализуется свободный доступ каждого человека к информационным ресурсам.

Ближе всех на пути к информационному обществу стоят страны с развитой информационной индустрией (США, Япония, страны Западной Европы), где одним из направлений государственной политики является направление, связанное с инвестициями и поддержкой инноваций в информационную индустрию, в развитие компьютерных систем, телекоммуникаций.

Наука, изучающая количественные закономерности, связанные с получением, передачей, обработкой и хранением информации называется теорией информации.

Для передачи информации можно, как это делали в старину, использовать «твердую копию» данных (распечатанную на бумаге). Можно также скопировать информацию на «флэш- носитель» и передать ее по назначению. Однако, если решается сложная задача, разбитая на подзадачи, выполняемые на отдельных компьютерах разными исполнителями, то очень сложно координировать их деятельность. Совместная эффективная работа над одной задачей требует постоянного и оперативного обмена информацией и текущего контроля промежуточных результатов. Если над проектом работают несколько человек и каждый ежедневно вносит изменения в свою часть работы, то возникают проблемы учета этих изменений в динамике. Существует ряд задач, решение которых просто невозможно без совместного использования информации. Например, при резервировании и продаже билетов на транспорт, при учете поступлений и продаж товаров в супермаркетах и т. п.

Справится с указанными проблемами позволяет объединение отдельно работающих компьютеров в один совместно функционирующий механизм, поддерживаемый соответствующим программным и аппаратным обеспечением. В таком «объединении» обмен данными осуществляется сразу на другие компьютеры, минуя промежуточные носители. Это позволяет упростить и сделать оперативным процесс обмена информацией между различными пользователями, а также получить одновременный доступ к одной и той же информации.

В этой связи можно говорить, что четвертая информационная революция, связанная с компьютерами и цифровыми технологиями, с дистанционной передачей данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи, выдвигает на первый план новую отрасль - информационную индустрию. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, которые используют различные совокупности средств сбора данных для получения информации о состоянии объекта, процесса или явления, методы обработки и передачи данных (первичной информации).

Современные информационные технологии опираются на достижения в области компьютерной техники и средств коммуникации. В связи с широким применением цифровых технологий во всех сферах жизни общества и увеличением объема информации необычайно остро встает проблема быстрой передачи информации. Понятно, что одной из важных в информационных технологиях является следующая задача. Если имеется источник информации и канал связи, по которому эта информация передается в другую инстанцию (к приемнику сообщения), то, как сделать так, чтобы канал передавал всю поступающую информацию без задержек. Другими словами, какова должна быть пропускная способность канала?

Чтобы решать поставленные задачи нужно, прежде всего, научиться измерять количественно объем передаваемой и хранимой информации, пропускную способность каналов связи и их чувствительность к помехам (искажениям).

Задание 1.2. Кратко опишите, как Вы понимаете, что такое информация в современном мире и как ее можно ценить.

Теоретические предпосылки

Норберт Винер, один из основателей современной теории информации, охарактеризовал информацию следующим образом: «Информация есть информация, а не материя или энергия». То есть согласно Н. Винеру, информация является новым элементом в дополнение к материи и энергии.

Обмен информацией, несмотря на свою нематериальную природу, является неотъемлемой частью нашей жизни. Информация для людей очень важна, и, вместе с тем, определить понятие «информации» очень сложно. Мы говорим, к примеру: «Эта информация для меня очень важна». Но это весьма субъективное утверждение, характеризующее конкретную ситуацию. Такому определению трудно дать строго научное объяснение, а тем более измерить (аналогично длине в метрах или напряжению в вольтах). Например, Вы получили какое-то сообщение с помощью мобильного телефона. Любое сообщение, с которым мы имеем дело, представляет совокупность сведений о чем-то, в частности, о каком-то объекте. Вы интуитивно понимаете, что в этом сообщении содержится какое-то количество информации. Как оценить, сколько информации Вы получили? Другими словами, как измерить информацию? А как определить какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа Л. Н. Толстого «Война и мир», в фресках Рафаэля или в генетическом коде человека? Можно ли сказать, что чем больше статья, полученная из Интернета, тем больше информации она содержит? Да и возможно ли объективно измерить количество информации?

Можно пока сказать, что наш повседневный опыт говорит о том, что принимая информацию к сведению, мы каким-то образом устраняем некоторую неопределенность. Действительно, источник информации задает некоторое множество сообщений. При этом генерация определенного сообщения обычно заключается в выборе его из множества всех возможных. Светофор или передача сообщения с помощью азбуки Морзе – примеры выбора сигнала из множества всех возможных. Особым видом сигналов являются знаки, которые предназначаются для передачи и хранения информации. Есть знаки, входящие в четко организованную систему. Например: знаки дорожного движения, система цветов светофора, музыка, речь и языки, как естественные, так и искусственные.

Интуитивно понятно, что сообщение имеет ценность, несет информацию, когда мы понимаем смысл данного сообщения и узнаем из него что-то новое. Разные люди, прочитавшие одно и тоже сообщение с экрана телевизора, по-разному его понимают и оценивают количество информации, содержащееся в нем. Это происходит оттого, что знания людей об этих событиях, явлениях до получения сообщения были различными. Поэтому те, кто знал об этом мало, сочтут, что получили много информации, те же, кто знал о чем написано в сообщении, скажут, что информации не получили вовсе. Количество информации в сообщении зависит видимо от того, насколько ново и важно сообщение для получателя. Сообщение приобретает смысл только тогда, когда то, о чем мы узнали, было заранее неизвестно и имело случайный характер появления.

Если бы мы прочитали сообщение «собака укусила человека», то это привычное событие, скорее всего, не привлекло бы нашего внимания. В то же время, сообщение «человек укусил собаку», вызвало бы несомненный интерес и в Internet это было бы напечатано особым шрифтом. Это свидетельствует о том, что частые, ожидаемые события несут мало информации и, наоборот, редкие, то есть неожиданные события обладают высоким информационным содержанием. Интуитивно понятно. Что информация и вероятность появления чего-то находятся в обратно пропорциональной зависимости.

Важнейшим результатом теории информации является вывод: в определенных, весьма широких условиях можно пренебречь качественными особенностями информации, выразить её количество числом, а также сравнить количество информации, содержащейся в различных группах данных.

Теория информации как самостоятельная научная дисциплина была основана Клодом Шенноном в конце 40-х годов 20 века. Предложенная им теория основывалась на фундаментальном понятии количественной меры неопределенности – энтропии.

В жизни мы часто имеем дело со случайными событиями, которые могут наступить или не наступить при осуществлении определенного комплекса условий. Эти случайные события обладают некоторой неопределенностью. Причем эта неопределенность в различных случаях различна. Очевидно, что сведения, полученные о чем-то, будут, вообще говоря, тем ценнее и содержательнее, чем больше была неопределенность до получения этих сведений («априори»). Неопределенность может быть интерпретирована в смысле того, насколько мало известно наблюдателю о данной системе.

В термодинамике мерой неупорядоченности системы является энтропия. Аналогично, можно сказать, что энтропия – мера внутренней неупорядоченности информационной системы. Энтропию можно определить, как меру неупорядоченности источника. Энтропия увеличивается при хаотическом распределении информационных ресурсов и уменьшается при их упорядочении. Если энтропия системы снизилась, то для наблюдателя система стала более упорядоченной, более предсказуемой. При этом энтропия вводится в качестве меры неопределенности.

Энтропийный подход к измерению информации основан на том, что факт получения информации всегда связан с уменьшением разнообразия или неопределенности (энтропии) системы. При энтропийном подходе под информацией понимается количественная величина исчезнувшей в ходе какого-либо процесса (испытания, измерения и т.д.) неопределенности.

Для абсолютно достоверного события (событие обязательно произойдет, поэтому его вероятность равна 1 и неопределенность наступления такого события отсутствует) количество информации в сообщении о нем равно 0. Если обозначить энтропию опыта, содержащегося в событии, как Н, то

В общем случае степень неопределенности зависит от числа возможных состояний, но и от вероятности состояний. Рассмотрим теперь некоторую систему , которая может принимать конечное множество состояний с некими вероятностями . Запишем эти данные в виде таблицы

С_I	C₁	C₂	…	C_n
P_i	P₁	P₂	…	P_n

Энтропией такой системы называется сумма произведений вероятностей различных состояний системы на логарифмы этих вероятностей, взятая с обратным знаком:

Выражение обращается в максимум, когда при заданном числе состояний эти состояния равновероятны. Причем при увеличении числа состояний энтропия увеличивается.

В результате получения сведений неопределенность системы может быть уменьшена. Чем больше объем полученных сведений, чем они более содержательны, тем больше будет информация о системе. Естественно поэтому количество информации измерять уменьшением энтропии этой системы, для уточнения состояния которой предназначены сведения.

Если до получения сведений (априори) энтропия системы была , то после получения сведений состояние системы полностью определилось, то есть ее энтропия стала равной нулю.

Обозначим информацию, получаемую в результате выяснения состояния системы С. Она равна уменьшению энтропии: . Следовательно, количество информации, приобретаемое при полном выяснении состояния некоторой системы, равно энтропии этой системы.

Р. Хартли предложил в качестве меры неопределенности логарифм от числа возможностей. Американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе. В этом случае процесс получения информации рассматривает как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N неравновероятных сообщений, а количество информации , содержащееся в выбранном сообщении, определяет как двоичный логарифм

Если система имеет два равновозможных состояния («да» или «нет»)

С_I	C₁	C₂
P_i	1/2	1/2

то

То есть при равновероятных вариантах «да» или «нет» получаем 1 бит информации.

Итак, в теории информации, использующей вероятностный подход, количеством информации называют числовую характеристику сигнала, не зависящую от его формы и содержания и характеризующую неопределенность, которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. В этом случае количество информации зависит от вероятности получения сообщения о том или ином событии.

На основе понятий энтропии и количества информации в теории информации введены важные характеристики сигналов и информационных систем:

скорость создания информации;

скорость передачи информации;

избыточность;

пропускная способность каналов связи.

Одним из самых замечательных результатов теории информации является доказательство, что при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу информации без потерь. Первая теорема Шеннона гласит, что при скорости создания информации меньшей пропускной способности канала можно передавать информацию со сколь угодно малой вероятностью ошибок, несмотря на шумы.

Наряду с оценками количества информации, использующими вероятностный подход к измерению количества информации (развил Клод Шеннон в конце 40-х годов XX века), существует и так называемый «объемный» способ.

В компьютерной технике информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, символов. Поэтому под количеством информации в этом случае понимают количество кодируемых, передаваемых или хранимых символов. Основанный на подсчете числа символов в сообщении способ определения количества информации, названный объемным, не учитывает содержания сообщения.

Человеку привычно работать с символами. Пример: собака – 6 символов, dog – 3 символа. Каждый символ кодируется двоичным 8-битным кодом. Для измерения информации в битах определяют количество символов в этом сообщении и умножают на количество бит, используемых для представления одного символа. В этом случае информационный объем сообщения (информационная емкость сообщения) - количество информации в сообщении, измеренное в битах, байтах, производных единицах. Длина сообщения зависит от числа различных символов, употребляемых для записи сообщения. Например, слово «мир» в русском алфавите записывается тремя знаками, в английском - пятью (peace).

Любой сигнал неразрывно связан с определенной системой, которая является системой связи или системой передачи информации и состоит из следующих модулей: источник, передатчик, канал связи, приемник и адресат.

Материальным носителем информации в пространстве и во времени является сигнал.

Сигнал – это, с одной стороны, некий знак (от латинского signum). С другой стороны, сигнал – это физический процесс (или явление), несущее сообщение (информацию) о каком-либо событии, состоянии объекта наблюдения.

Когда не конкретизирована физическая реализация символа (элемента) алфавита, говорят о логическом (абстрактном) сигнале. Физическую реализацию какого-либо символа алфавита называют элементарным физическим сигналом.

Процесс, переносящий энергию в рассматриваемой среде составляет физическую основу сигнала и называется носителем сообщения. Например, гармонический ток является носителем элементарного гармонического сигнала, а два импульса напряжения, с амплитудой 0 и 5 вольт, являются носителем логического двоичного сигнала «0» и «1». Носитель становится сигналом обычно в процессе модуляции. Параметры носителя, изменяемые во времени в соответствии с передаваемым сообщением, называют информативными.

Для формирования определенного представления информации осуществляется кодирование информации.

Код, в широком смысле, это некое соглашение между отправителем и получателем сообщений о правилах формирования и интерпретации сигналов. Код, в узком смысле - совокупность символов алфавита и система определенных правил, при помощи которых информация может быть представлена (закодирована) в виде набора из таких символов для передачи, обработки и хранения. Конечная последовательность символов называется кодовым словом.

Под термином кодирование часто понимают, в узком смысле, переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. Аналогичным образом можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, при выводе на внешние устройства для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Для кодировки, естественно, мы должны знать правила, по которым можно кодировать информацию. Правила, по которым можно отобразить информацию тем или иным способом, называются кодом. Обычно каждый образ при кодировании представлен отдельным знаком. Знак – это элемент конечного множества, отличных друг от друга элементов. Знак вместе его смыслом называется символом. Набор знаков, в котором определен их порядок, называется алфавитом.

В лингвистике под алфавитом понимают совокупность букв, слоговых знаков и других графем данной системы письма, расположенных в определенном порядке. В кодировании алфавит это конечное счетное множество символов {0, 1, 2, ..., (q-1)}, используемых для образования сигналов. Такой алфавит принято называть двоичным, троичным, в общем случае - q-ичным. Здесь 0, 1, 2, ... - это цифры. Количество используемых в нем символов определяет мощность алфавита. Число символов (букв) алфавита иногда называют значностью алфавита.

Существует множество алфавитов: алфавит кириллических букв (А, Б, В, Г, Д, …); алфавит латинских букв (A, B, C, D, …); алфавит десятичных цифр (1, 2, 3, 4, …, 9, 0). Имеются, наборы знаков, для которых нет какого-то общепринятого порядка: набор знаков азбуки Брайля (для слепых); набор китайских иероглифов; набор знаков планет; набор знаков генетического кода.

Важное значение в компьютерной технике имеют наборы, состоящие всего из двух знаков: пара цифр (0, 1); пара ответов (да, нет). Наборы знаков, состоящие из 2 символов, называют двоичными - двоичный алфавит (0, 1), двоичный знак получил название БИТ. Этот код, как вам известно, используется для представления информации в виде, удобном для хранения и передачи. Если каждое число представить (закодировать) не одним, а несколькими знаками из нашего алфавита, то в нашем правиле появится понятие длина кода.

Длиной кода называют такое количество знаков, которое используется при кодировании для представления символа. Количество символов в алфавите и длина кода – совершенно разные вещи. Например, в русском алфавите 33 буквы, а слова могут быть длиной в 1, 2, 3 и т.д. буквы. Применение кодов с постоянной длиной позволяет использовать для кодирования всего лишь два знака (двоичный код). Чем меньше букв в алфавите, тем должно быть проще устройство для раскодирования (расшифровки) информационного сообщения. Чем меньше букв в алфавите, тем больше должна быть длина кода.

Эксперимент 2. Изучение основных понятий, связанных с перемещением информации.

Задание 2.1. Кратко опишите, как в настоящее время может осуществляться обмен информацией между людьми, и какие системы информационных связей для этой цели используют

Теоретические предпосылки

Характерной особенностью современного этапа развития цивилизации является бурное внедрение в повседневную жизнь разнообразных средств, предоставляющих возможность установления и развития контактов между людьми, порождаемых потребностями совместной деятельности (говорят, коммуникационных услуг) и средств связи, дающим людям уникальную возможность круглосуточного общения между собой независимо от местонахождения на земном шаре. Это обусловило широкое внедрение в различные области человеческой деятельности разнообразных коммуникационных систем (то есть систем обмена информацией между общающимися индивидами через посредством общей системы символов) и сетей связи (точнее, электросвязи), осуществляющих передачу информации с помощью электрических сигналов по проводам, волоконно-оптическому кабелю или радиоволн.

Заметим, что современные коммуникационные системы, помимо предоставления традиционных услуг телефонной и телеграфной связи, позволяют своим абонентам отправлять и принимать сообщения, передавать какие-то необходимые данные, обмениваться текстовыми сообщениями, видеоизображениями, проводить аудио- и видео конференции и реализовывать большое число других коммуникационных потребностей. Услуги, предоставляемые операторами по транспортировке различной информации, пользуются постоянным спросом и расширяются.

Среди используемых в настоящее время разнообразных коммуникационных систем и сетей связи можно отметить следующие.

Практически повсеместно функционируют развитые инфраструктуры сетей передачи цифровых данных (вычислительных сетей), использующих компьютеры.

В настоящее время практически в каждом доме есть компьютер. Он стал неотъемлемой частью нашей жизни. Персональные компьютеры, работающие в автономном режиме, пригодны лишь для решения индивидуальных задач, подготовки отдельных документов, графиков, таблиц и т. п. Вы уже понимаете, что часто экономически не целесообразно содержать для каждого компьютера свой лазерный принтер, сканер и другие устройства, которые используются относительно редко. Выход из этого – обмен данными между пользователями автономных компьютеров. Естественно, что с появлением компьютеров возникла задача создания систем, осуществляющих передачу информации от одного абонента к другому. С этой целью были созданы компьютерные сети, то есть соединение между собой нескольких территориально разнесенных компьютеров, обменивающихся информацией, что позволяет передавать информацию от одного компьютера к другому с очень большой скоростью. Такие системы возникли вследствие взаимного проникновения и объединения двух областей: вычислительной техники и средств связи. Они получили название компьютерных вычислительных сетей.

Рассматривая определенную географическую область, как совокупность абонентов, соединенных между собой некоторой системой информационных связей, можно выделить следующее.

1. Наиболее часто встречаются объединения абонентов, решающие какую-то общую задачу, например, внутри корпорации, супермаркета, конструкторского бюро, предприятия, научного подразделения или университета. Вам также хорошо известно также, что жители определенного района часто объединяют свои компьютеры в локальную сеть.

Каждое такое формирование имеет большое количество компьютеров, автоматизированные рабочие места, подсистемы сбора и обработки данных, компьютерные системы управления. В названных объединениях имеют место наиболее сильные информационные связи. Для них очень важно быстро и достоверно обмениваться информацией между собой. Все это требует объединения персональных компьютеров таких абонентов в единый комплекс, в так называемые локальные компьютерные вычислительные сети. Вам известно, что использование управляющих операционных систем Windows XP с NT Server позволяет абонентам сети, используя программное обеспечение, относительно просто загружать свои задания в сеть и принимать от нее информацию. Локальная сеть позволяет абонентам сети обмениваться друг с другом различными файлами, общаться в реальном режиме времени.

Локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN – Local Area Network) в настоящее время являются одним из самых распространенных программно-аппаратных комплексов, реализующим возможности работы в сети. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. ЛВС объединяют ряд компьютеров в помещении, на этаже, на предприятии. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Широко локальные вычислительные сети используются в банках, в предприятиях торговли и на складах для контроля наличия товара, смены цен и т. д. Характерным для таких систем является обеспечение доступа множества отдельных источников информации к некоторым «узлам» ее сбора (мониторинг) или наоборот, узлов к многочисленным объектам управления.

Термин «локальная сеть» предполагает, что типовое расстояние между абонентами сети может составлять от нескольких метров до нескольких километров. Важное отличие ЛВС - это наличие для всех абонентов высокоскоростного канала передачи данных, к которому компьютеры и другое оборудование подключается через специальные блоки сопряжения.

Компьютеры в ЛВС используют обычно системы проводной электросвязи, которые преобразовывают сигналы сообщения (данные, звук, оптическая информация) в первичные электрические сигналы (напряжения и токи). В свою очередь первичные электрические сигналы при помощи передатчика преобразуются во вторичные электрические сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками каналов связи. Далее посредством каналов связи вторичные сигналы поступают на вход приёмника. В приемном устройстве вторичные сигналы обратно преобразуются в сигналы сообщения в виде данных, звука или оптической информации.

В качестве среды, используемой в проводных каналах связи, проще всего использовать провода или кабели (коаксиальные или волоконно- оптические). Вместе с тем, в настоящее время наряду применением локальных вычислительных сетей, как средств передачи информации по проводам и волоконно-оптическим линиям связи, наблюдается бурный рост локальных сетей беспроводной связи.

В последнее время получили распространение системы беспроводной передачи информации Wi-Fi, WiMAX, а также средства, предназначенные для связи на весьма малые расстояния от нескольких сантиметров или десятков сантиметров (радиосоединение между «базой» и радиотелефоном, между телефонной гарнитурой и сотовым телефонным аппаратом, между медицинским зондом, введенным пациенту и внешним контролирующим прибором). Несколько большие расстояния «перекрывают» радиомикрофоны дикторов, телевизионных ведущих и эстрадных исполнителей.

Сегодня можно встретить системы, обеспечивающие радиосвязь между сравнительно компактно расположенными объектами мониторинга и устройствами управления ими, например, сеть сбора технологической информации и управления технологическими процессами с единого пульта управления крупного завода.

Следует иметь в виду, что для передачи данных между микросхемами, расположенными на одной и той же плате телевизора, устройствами музыкального центра, домашнего кинотеатра, датчиков, находящихся в разных местах дома используются специально разработанные для этой цели системы микролокальной связи MicroLAN. С помощью вычислительной сети MicroLAN соединяют между собой множество устройств, микросхем, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, используя минимум проводов (например, два) и обеспечивая при этом еще их электрической энергией («электрическое питание»). Идеальным применением для сети MicroLAN являются системы автоматики в производственных и бытовых помещениях. С помощью сети MicroLAN можно организовать общую систему управления всеми бытовыми устройствами и механизмами в вашем доме или системами комфорта и жизнеобеспечения на любом предприятии.

2. Существуют также объединения абонентов, которые географически удалены друг от друга на сотни и даже на тысячи километров. Степень взаимного информационного тяготения абонентов не столь значительна, как у абонентов ЛВС. Обмен информацией между ними не такой интенсивный. Такие сети, чаще всего, используют для передачи коротких сообщений, например, электронной почты или передачи HTML- документов. Основой таких сетей являются каналы междугородней телефонной связи, общегосударственные сети передачи данных или спутниковые каналы связи. Большинство таких сетей являются негосударственными и принадлежат компаниям, которые их эксплуатируют. Такие вычислительные сети называют глобальными (WAN –Wide Area Network). Крупнейшая в мире глобальная сеть – Internet. Она не принадлежит конкретному владельцу.

3. Существуют также объединения абонентов, занимающие промежуточное место между LAN и WAN. Размеры такой сети ограничиваются рамками административно- хозяйственного деления (например, крупный город, регион, промышленный или научный центр). Это городская (региональная) сеть (MAN, Metropolitan Area Network). Информационные потоки в таких объединениях также достаточно велики. В таких сетях имеются трудности при прокладке в пределах города специальных кабельных или волоконно- оптических линий связи. В таких вычислительных сетях имеют определенные преимущества сети беспроводной связи. Они, по сравнению с другими, имеют ряд преимуществ: низкие затраты на создание и эксплуатацию, возможность создания на значительной территории полносвязанной вычислительной сети. У вычислительных сетей сети беспроводной связи высок потенциал для расширения сети, как по охватываемой территории, так и по количеству абонентов, имеется возможность работы в сети подвижных и периодически меняющих свое положение абонентов. Примером таких сетей являются цифровые системы мобильной сотовой связи стандарта GSM, применяемые для осуществления общения с помощью мобильных телефонов.

В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи.

Рис.8. 1. Структура первичной сети

Первичной сетью называют совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи. Часто, как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.

12 3 4 5 Следующая ⇒