У будь-якій системі зв'язку через канал передається інформація. Швидкість передачі була визначена в § 2.9. Ця швидкість залежить тільки від самого каналу, а й від властивостей сигналу, що подається на його вхід, і тому не може характеризувати канал як засіб передачі інформації. Спробуємо визначити спосіб оцінки можливості каналу передавати інформацію. Розглянемо спочатку дискретний канал, через який передаються в одиницю часу символів з алфавіту об'ємом При передачі кожного символу в середньому каналом проходить таку кількість інформації [див. (2.135) та (2.140)]:

де випадкові символи на вході та виході каналу. З чотирьох фігурують тут ентропій - власна інформація символу, що передається - визначається джерелом дискретного сигналу і не залежить від властивостей каналу. Інші три ентропії у випадку залежать як від джерела сигналу, і від каналу.

Уявімо, що на вхід каналу можна подавати символи від різних джерел, що характеризуються різними розподілами ймовірностей (але, звичайно, при тих же значеннях. Для кожного такого джерела кількість інформації, переданої по каналу, приймає своє значення. всіляким

джерелам вхідного сигналу, що характеризує сам канал і називається пропускною здатністю каналу. У розрахунку один символ

де максимізація проводиться за всіма багатомірними розподілами ймовірностей Можна також визначити пропускну здатність З каналу в розрахунку на одиницю часу (секунду):

Остання рівність випливає з адитивності ентропії. Надалі скрізь, де це особливо не обумовлено, будемо під пропускною спроможністю розуміти пропускну спроможність у розрахунку на секунду.

Як приклад обчислимо пропускну здатність симетричного каналу без пам'яті, для якого перехідні ймовірності задані формулою (3.36). Згідно (3.52) та (3.53)

Величина в даному випадку легко обчислюється, оскільки умовна перехідна ймовірність приймає тільки два значення: , якщо Перше з цих значень виникає з ймовірністю, а друге з ймовірністю До того ж, оскільки розглядається канал без пам'яті, результати прийому окремих символів незалежні один від одного. Тому

Отже, не залежить від розподілу ймовірності, а визначається тільки перехідними ймовірностями каналу. Ця властивість зберігається всім моделей каналу з адитивним шумом.

Підставивши (3.56) у (3.55), отримаємо

Оскільки в правій частині тільки член залежить від розподілу ймовірностей, то максимізувати необхідно його. Максимальне значення згідно (2.123) рівне і реалізується воно тоді, коли всі прийняті символи рівноймовірні та незалежні один від одного. Легко переконатися, що ця умова задовольняється, якщо вхідні символи рівноймовірні та незалежні, оскільки

При цьому і

Звідси пропускна здатність у розрахунку на секунду

Для двійкового симетричного каналу пропускна здатність у двійкових одиницях за секунду

Залежність від згідно (3.59) показано на рис. 3.9.

При пропускну здатність двійкового каналу оскільки за такої ймовірності помилки послідовність вихідних двійкових символів можна отримати, зовсім не передаючи сигнали по каналу, а вибираючи їх навмання (наприклад, за результатами кидання монети), тобто при послідовності на виході та вході каналу незалежні. Випадок називають урвищем каналу. Те, що пропускна здатність при в двійковому каналі така ж, як при (канал без шумів), пояснюється тим, що при всі вихідні символи інвертувати (тобто замінити 0 на 1 і 1 на 0), щоб правильно відновити вхідний сигнал .

Мал. 3.9. Залежність пропускної спроможності двійкового симетричного каналу без пам'яті від ймовірності помилкового прийому символу

Пропускна спроможність безперервного каналу обчислюється аналогічно. Нехай, наприклад, канал має обмежену смугу пропускання шириною. Тоді сигнали на вході і виході каналу за теоремою Котельникова визначаються своїми відліками, взятими через інтервал і тому інформація, що проходить по каналу, за деякий час дорівнює сумі кількостей інформації, переданих за кожен такий відлік. Пропускна здатність каналу на один такий відлік

Тут випадкові величини - перерізу процесів на вході та виході каналу і максимум береться за всіма допустимими вхідними сигналами, тобто по всіх розподілах.

Пропускна здатність визначається як сума значень Сотсч» взята по всіх відліках за секунду. При цьому, зрозуміло, диференціальні ентропії (3.60) повинні обчислюватися з урахуванням ймовірнісних зв'язків між відліками.

Обчислимо, наприклад, пропускну здатність безперервного каналу без пам'яті з адитивним білим гауссовським шумом, що має смугу пропускання шириною якщо середня потужність сигналу (дисперсія не перевищує заданої величини Потужність (дисперсію) шуму в смузі позначимо Відліки вхідного та вихідного сигналів, а також шуму пов'язані

н оскільки має нормальний розподіл з нульовим математичним очікуванням, то і умовна щільність ймовірності при фіксованому і буде також нормальною - з математичним очікуванням та дисперсією Знайдемо пропускну здатність на один відлік:

Відповідно (2.152) диференціальна ентропія нормального розподілу не залежить від математичного очікування і дорівнює Тому для знаходження потрібно знайти таку щільність розподілу при якій максимізується З (3.61), враховуючи, що незалежні випадкові величини маємо

Отже, дисперсія фіксована, оскільки задані. Відповідно до (2.153), при фіксованій дисперсії максимальна диференціальна ентропія забезпечується нормальним розподілом. З (3.61) видно, що при нормальному одномірному розподілі розподіл буде також нормальним і, отже,

Переходячи до пропускної спроможності З розрахунку секунду, зауважимо, що інформація, передана кілька відліків, максимальна у разі, коли відліки сигналів незалежні. Цього можна досягти, якщо сигнал вибрати так, щоб його спектральна щільність була рівномірною в смузі.

Тому пропускну спроможність С (за секунду) можна знайти, склавши пропускні здібності (3.63) для незалежних відліків:

Вона реалізується, якщо гаусівський процес із рівномірною спектральною щільністю в смузі частот (квазибілий шум).

З формули (3.64) видно, що якби потужність сигналу була обмежена, то пропускна здатність була б нескінченною. Пропускна здатність дорівнює нулю, якщо відношення сигнал/шум у каналі дорівнює нулю. Зі зростанням цього відношення пропускна здатність збільшується необмежено, проте повільно, внаслідок логарифмічної залежності.

Співвідношення (3.64) часто називають формулою Шеннона. Ця формула має важливе значення в теорії інформації, так як визначає залежність пропускної спроможності аналізованого безперервного каналу від таких його технічних характеристик, як ширина смуги пропускання та відношення сигна/шум. Формула Шеннона вказує на можливість обміну смуги пропускання на потужність сигналу та навпаки. Однак оскільки залежить від лінійно, а від за логарифмічним законом, компенсувати можливе скорочення смуги пропускання збільшенням потужності сигналу, як правило, недоцільно. Найефективнішим є зворотний обмін потужності сигналу смугу пропускання.

У будь-якій системі зв'язку через канал передається інформація. Її швидкість визначається за такою формулою:

I'(А,В)=H'(А)-H'(А|В)=H'(А)-H'(В|А). (1)

Величина H(A|B) - це втрати інформації під час передачі її каналом. Її також називають ненадійністюканалу. H(B|A) - ентропіяшуму; показує, скільки біт шумової інформації додається до сигналу. Передачу сигналу каналом ілюструє рис. 1.

Мал. 1. Передача інформації каналом із перешкодами

Тут I’(A,B)=v*I(A,B) - швидкість передачі по каналу.

Як видно з формули (1), ця швидкість залежить не тільки від самого каналу, але і від властивостей сигналу, що подається на його вхід, і тому не може характеризувати канал як засіб передачі інформації.

Розглянемо дискретний канал, яким передаються в одиницю часу u символів з алфавіту обсягом m. При передачі кожного символу в середньому каналом проходить кількість інформації

I(A,B)=H(A)-H(A|B)=H(B)-H(B|A), (2)

де А і В - випадкові символи на вході та виході каналу. З чотирьох фігурують тут ентропій Н(А)- власна інформація символу, що передається, визначається джерелом дискретного сигналу і не залежить від властивостей каналу. Інші три ентропії у випадку залежать як від джерела сигналу, і від каналу.

Величина I(A,B) характеризує як властивості каналу, а й властивості джерела інформації. Нехай на вхід каналу можна подавати сигнали від різних джерелінформації з різними розподілами P(A). Для кожного джерела I(A,B) Прийме своє значення. Максимальна кількість інформації, взяте по всіляких Р(А), характеризує тільки канал і називається пропускною здатністю(ПС) каналу в розрахунку на один символ:

Біт/символ,

де максимізація проводиться у всіх багатовимірних розподілах ймовірностей Р(А).

Також визначають пропускну здатність каналу в розрахунку на одиницю часу:

де v – кількість символів, передана в секунду.

Як приклад обчислимо пропускну здатність дискретного симетричного каналу без пам'яті (рис. 2) з ймовірністю помилкового переходу - p.

Мал. 2. Модель двійкового симетричного каналу без пам'яті

Відповідно до властивості взаємної інформації 2 можна записати: Зцим = max ( H(B)-H(B|A)). Розпишемо H(B|A). Виходячи з умов завдання ймовірність правильної передачі символу каналом - 1-p, а ймовірність помилкової передачі одного символу p/(1-m), де m- Число різних символів, що передаються по каналу. Загальна кількість правильних передач - m; загальна кількість помилкових переходів - m*(m-1). Звідси слідує що:

Отже, Н(В/А) залежить від розподілу ймовірності в ансамблі А, а визначається лише перехідними ймовірностями каналу. Ця властивість зберігається всім моделей каналу з адитивним шумом.

Максимальне значення Н(У)=log m. Звідси випливає:

Пропускна здатність у двійкових одиницях у розрахунку на одиницю часу:

Для двійкового симетричного каналу (m=2) пропускна здатність у двійкових одиницях в одиницю часу

З = u (6)

Залежність С/u від р згідно з (6) показана на рис.3

рис.3 Залежність пропускної спроможності двійкового симетричного каналу без пам'яті від ймовірності помилкового прийому символу.

При р=1/2 пропускна здатність каналу С=0, оскільки за такої ймовірності помилки послідовність вихідних символів можна отримати не передаючи сигналу каналом, а вибираючи їх навмання, тобто. при р=1/2 послідовності на виході та вході каналу незалежні. Випадок С=0 називають урвищем каналу.

Схожа інформація:

1. ІІІ. Методи та способи захисту інформації від витоку технічних каналів
2. ISBN 5-699-00510-2 © Видавництво «Сова», 2001 12 сторінка. Мене вразила здатність кожної з дійових осіб надавати допомогу іншим

Ця тема є однією з центральних у теорії інформації. У ній розглядаються граничні можливості каналів зв'язку з передачі інформації, визначаються характеристики каналів, що впливають на ці можливості, досліджуються в самому загальному виглядіграничні можливості кодування, що забезпечують максимум завадостійкості та обсягу інформації, що передається.

Визначення:

1. Швидкість передачі- Середня кількість інформації, що передається через канал за одиницю часу.

У разі каналу без шуму ця швидкість дорівнює V до *H до, де V до– кількість символів, що передаються через канал за одиницю часу, H до– середня ентропія одного символу повідомлення на вході та виході каналу.

2. Продуктивність джерела- Середня швидкість надходження інформації від джерела повідомлень.

Продуктивність джерела знаходиться за формулою V і *H і, де V і– кількість символів, що генеруються джерелом за одиницю часу, H та– середня ентропія символу повідомлення на виході джерела.

Пропускна здатність каналу зв'язку– максимально можлива для цього каналу швидкість передачі. Будемо позначати її С до.

Відзначимо ще одну важливу характеристику каналу – максимальну швидкість передачі символів V до maxчерез нього. Вона завжди обмежена. Тому максимальна швидкість передачі інформації досягається при використанні максимальної швидкості передачі символів та максимальної середньої ентропії V до maxсимвол, що передається. Раніше доводилося, що максимальна середня ентропія для одного символ досягається за рівної ймовірності і незалежності їх появи.

Оскільки джерело інформації зовсім не обов'язково видає символи з такими характеристиками, досягнення максимально ефективного використання каналу їх необхідно кодувати. Раніше щодо ефективного кодування доводилося, що саме ефективне кодування забезпечує отримання після кодування символів з необхідними параметрами. Ентропія символів вторинного алфавіту в результаті такого кодування при кодуванні нескінченно великих блоків інформаційної послідовності в межах дорівнює log 2 m, де m– обсяг вторинного алфавіту, який використовується на виході кодуючого пристрою.

Враховуючи це: З до = V до * H max = V до * log 2 m.

Якщо ж m=2(Для кодування використовується двійковий код), то ентропія одного символу на виході кодера дорівнюватиме 1, тобто. кожен символ двійкового ефективного коду нестиме 1 біт інформації, а самі символи будуть рівноймовірні та статистично незалежні.

В цьому випадку З до = V до.

При передачі інформації через канал зв'язку прагнуть найбільш ефективного (у сенсі обсягу переданої інформації) його використання.

Знайдемо вимоги до джерела інформації, за яких можлива максимальна швидкість передачі через канал.

Описуватимемо джерело інформації параметрами V іі H та. Допустимо, шум у каналі зв'язку відсутній. Канал зв'язку описується своєю пропускною здатністю та обсягом mалфавіту.

Оскільки шуму в каналі немає, інформація під час передачі через нього не спотворюється і не втрачається. Тому швидкості передачі на виході джерела V і *H іі на виході каналу збігатимуться. Найбільш ефективним буде таке використання каналу, при якому продуктивність джерела дорівнюватиме пропускну здатність каналу:

З = V до max * log 2 m = V і * H і.

Таким чином, якщо відома середня ентропія одного символу повідомлення, що надходить з джерела виходу, найбільш ефективного використання каналу можна досягти, якщо швидкість надходження цих символів від джерела вибрати відповідно до формули: V і =V до max * log 2 m / H іабо V і =V до max / H іпри використанні найчастіше вживаного двійкового кодування.

Зауважимо, що ця формула передбачає використання ефективного кодування інформації, що надходить від джерела перед передачею їх у канал зв'язку без перешкод (шуму).

Розглянемо наступну модель каналу зв'язку з перешкодами (рис. 4.4):

Мал. 4.4. Модель каналу зв'язку із перешкодами.

По виду переданих через канал сигналів розрізняють дискретні та безперервні канали зв'язку.

Найважливішою характеристикоюканалу є його пропускна спроможність, що визначається як найбільша швидкість передачі інформації через нього. Пропускна здатність дискретного каналу може бути розрахована, наприклад, наступною формулою:

З = V k * I m а x ,

де V k- Швидкість передачі символів алфавіту через канал;

I m а x- максимально можлива кількість інформації, що припадає на один символ, що передається через канал.

Кількість інформації, що припадає на 1 символ, що передається через канал, залежить від ентропії (ступеня невизначеності отримання символу) на вході і виході каналу. Принаймні Шеннона

I = H апріорна - H апостеріорна = H(X) - H(X/Y).

Тут H апріорна = H(X)і H апостеріорна = H(X/Y)- умовна ентропія, що характеризує невизначеність про переданий на вихід канал символу Xза прийнятим символом Yна виході. Наявність цієї невизначеності – наслідок дії на символ, що передається через канал, перешкод. H(X/Y) –характеристика каналу

Кінець роботи -

Ця тема належить розділу:

Теорія інформації та кодування

Сочинський державний університет... туризму та курортної справи... Факультет інформаційних технологій та математики...

Якщо Вам потрібний додатковий матеріал на цю тему, або Ви не знайшли те, що шукали, рекомендуємо скористатися пошуком по нашій базі робіт:

Що робитимемо з отриманим матеріалом:

Якщо цей матеріал виявився корисним для Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку в соціальних мережах:

Твітнути

Всі теми цього розділу:

Курс лекцій
Ефективна організація обміну інформації набуває все більше значенняяк умова успішної практичної діяльності людей. Обсяг інформації, необхідний нормального функціонування совре

Визначення поняття інформація
Слово інформація походить від латинського informare - зображати, складати поняття про щось, інформувати. Інформація поряд з матерією та енергією є первинними

Фази звернення інформації
Система управління складається з об'єкта управління, комплексу технічних засобів, що складається з комп'ютера, що входять до його складу пристроїв введення-виводу та зберігання інформації, пристроїв збору

Деякі визначення
Дані чи сигнали, організовані певні послідовності, несуть інформацію не оскільки вони повторюють об'єкти реального світу, а, по суспільної домовленості про кодуванні, тобто. одне

Заходи інформації
Перш, ніж перейти до заходів інформації, зазначимо, що джерела інформації та створювані ними повідомлення поділяються на дискретні та безперервні. Дискретні повідомлення складаються з звичайно

Геометрична міра
Визначення кількості інформації геометричним методом зводиться до вимірювання довжини лінії, площі чи обсягу геометричної моделі даного носія інформації чи повідомлення. За геометричними розмірами

Адитивний захід (захід Хартлі)
Адитивний захід можна розглядати як більш зручний для ряду застосувань комбінаторний захід. Наші інтуїтивні уявлення про інформацію припускають, щоб кількість інформації збільшувалася.

Ентропія та її властивості.
Існує кілька видів статистичних заходів інформації. Надалі розглядатимемо лише одну з них – міру Шеннона. Міра Шеннона кількості інформації тісно пов'язана з поняттям

Ентропія та середня ентропія простої події
Розглянемо докладніше поняття ентропії у різних варіантах, оскільки воно використовується в шеннонівській теорії інформації. Ентропія – міра невизначеності деякого досвіду. У найпростішому випадку його використання

Метод множників Лагранжа
Якщо потрібно знайти екстремум (максимум, мінімум або сідлову точку), функції n змінних f(x1, x2, …, xn), пов'язаних k

Висновок формули середнього значення ентропії на літеру повідомлення
Припустимо, є повідомлення, що складається з n букв: , де j = 1, 2, …, n ─ номери букв у повідомленні по порядку, а i1, i2, …, in номери букв

Ентропія складної події, що складається з кількох залежних подій
Тепер припустимо, що елементи повідомлення (літери) взаємозалежні. У цьому випадку ймовірність появи послідовності з кількох букв не дорівнює добутку ймовірностей

Надмірність повідомлення
Як зазначалося, ентропія максимальна, якщо ймовірності повідомлень чи символів, у тому числі вони складені, однакові. Такі повідомлення мають максимально можливу інформацію. Якщо ж повідомлення має

Змістовність інформації
Міра змістовності позначається cont (від англійської Content - зміст). Змістовність події I виражається через функцію міри змістовності її про

Доцільність інформації
Якщо інформація використовується в системах управління, то її корисність розумно оцінювати за тим ефектом, який вона робить на результат управління. У зв'язку з цим 1960 р. радянським ученим А.А.

Динамічна ентропія
Тут ентропія сприймається як функція часу. У цьому переслідується мета – позбутися невизначеності, тобто. досягти становища, коли ентропія дорівнює 0. Така ситуація й у задач

Ентропія безперервних повідомлень
Вихідні дані часто подаються у вигляді безперервних величин, наприклад температура повітря або морської води. Тому цікавість вимірювання кількості міститься в таких повідомленнях ін

Перший випадок (значення сл. величини обмежені інтервалом)
Випадкова величина a обмежена інтервалом. У цьому випадку певний інтеграл її щільності розподілу ймовірностей (диференціального закону розподілу ймовірностей) на

Другий випадок (задані дисперсія та математичне очікування сл. величини)
Припустимо тепер, що область визначення значень випадкової величини не обмежена, але задана її дисперсія D та математичне очікування M. Зауважимо, що дисперсія прямо пропорційна

Квантування сигналів
Безперервні сигнали – носії інформації – є безперервні функції безперервного аргументу – часу. Передача таких сигналів може виконуватися за допомогою безперервних каналів зв'язку,

Види дискретизації (квантування)
Найбільш простими і часто використовуваними видами квантування є: · квантування за рівнем (говоритимемо просто квантування); · квантування за часом (будемо називати

Критерії точності подання квантованого сигналу
В результаті зворотного перетворення з безперервно-дискретної форми в безперервну виходить сигнал, який відрізняється від вихідного на величину помилки. Сигнал називається відтворювальної функції

Елементи узагальненої спектральної теорії сигналів
Узагальнена спектральна теорія сигналів поєднує методи математичного опису сигналів та перешкод. Ці методи дозволяють забезпечити необхідну надмірність сигналів з метою зменшення впливу перешкод

Про практичне використання теореми Котельникова
Можливу схему квантування-передачі-відновлення безперервного сигналу можна подати у вигляді, зображеному на рис. 2.5. Мал. 2.5. Можлива схема квантування-передачі-

Вибір періоду дискретизації (квантування за часом) за критерієм найбільшого відхилення
В результаті квантування за часом функції x(t) виходить ряд значень x(t1), x(t2), … квантованої величини x(t) у дискретні моменти часу t

Інтерполяція за допомогою поліномів Лагранжа
Відтворювальна функція в більшості випадків розраховується за формулою: , де деякі функції. Ці функції зазвичай прагнуть вибрати так, щоб. (2.14) У цьому випадку,

Оцінка максимального значення помилки при отриманні функції, що відтворює, на основі полінома Лагранжа
Знайдемо похибку інтерполяції. Представимо її вигляді: , (2.16) де K(t) – допоміжна функція, що треба знайти. Для довільного t* маємо: (

Узагальнення у разі використання поліномів Лагранжа довільного порядку
Інтерполяція поліномами n-го порядку розглядається аналогічно до попередніх випадків. У цьому спостерігається значне ускладнення формул. Узагальнення призводить до формули такого виду:

Вибір інтервалу дискретизації за критерієм середньоквадратичного відхилення
Розглянемо випадок дискретизації випадкового стаціонарного ергодичного процесу x(t) із відомою кореляційною функцією. Відновлюватимемо за допомогою поліномів Лагранжа. Найбільш часто

Оптимальне квантування за рівнем
Рисунком 2.13 ілюструється принцип квантування за рівнем. Мал. 2.13. Квантування за рівнем. Це квантування зводиться до заміни значення вихідного сигналу рівня

Розрахунок нерівномірної оптимальної у сенсі мінімуму дисперсії помилки шкали квантування.
Мал. 2.19. Позначення Задамося тепер числом кроків квантування n, межами інтервалу (xmin, xmax

Загальні поняття та визначення. Цілі кодування
Кодування − операція ототожнення символів чи груп символів одного коду із символами чи групами символів іншого коду. Код (франц. code), сукупність знань

Елементи теорії кодування
Деякі загальні властивості кодів. Розглянемо на прикладах. Припустимо, що дискретний джерело пам'яті, тобто. дає незалежні повідомлення – літери – на виході,

Нерівність Крафта
Теорема 1. Якщо цілі числа n1, n2, …, nk задовольняють нерівності (3.1) існує префіксний код з алфавітом об'ємом m,

Теорема 2.
Формулювання. Нехай заданий код із довжинами кодових слів n1, n2, … , nk та з алфавітом об'єму m. Якщо код однозначно декодуємо, нерівність Крафта задовольняє

Теорема 3.
Формулювання. При заданій ентропії джерела H і об'ємі m вторинного алфавіту існує префіксний код з мінімальною середньою довжиною nср min

Теорема про мінімальну середню довжину кодового слова під час побічного кодування (теорема 4)
Розглянемо тепер випадок кодування окремих літер джерела, а послідовностей з L букв. Теорема 4. Формулювання. Для цього дискретного джерела

Оптимальні нерівномірні коди
Визначення. Нерівномірними називають коди, кодові слова яких мають різну довжину. Оптимальність можна розуміти по-різному, залежно від

Лемма 1. Про існування оптимального коду з однаковою довжиною кодових слів двох найменш ймовірних кодованих букв
Формулювання. Для будь-якого джерела з k>=2 літерами існує оптимальний (у сенсі мінімуму середньої довжини кодового слова) двійковий код, у якому два найменш ймовірні сло

Лемма 2. Про оптимальність префіксного коду нередукованого ансамблю, якщо префіксний код редукованого ансамблю є оптимальним
Формулювання. Якщо певний префіксний код редукованого ансамблю U" є оптимальним, то відповідний префіксний код вихідного ансамблю т

1. Літері первинного алфавіту з найменшою ймовірністю появи ставиться у відповідність код із найбільшою довжиною (лема 1), тобто. такий код є нерівномірним (з різною довжиною кодових слів). У р

Перешкодостійке кодування
Як випливає з назви, таке кодування призначене для усунення шкідливого впливу перешкод каналів передачі інформації. Вже повідомлялося, що така передача можлива як у просторі, так і в

Найпростіші моделі цифрових каналів у зв'язку з перешкодами
Властивість перешкодостійких кодів виявляти і виправляти помилки сильно залежить від характеристик перешкод і каналу передачі інформації. У теорії інформації зазвичай розглядають дві прості

Розрахунок ймовірності спотворення кодового слова в ДСМК
Допустимо, кодове слово складається з n двійкових символів. Імовірність неспотворення кодового слова, як легко довести, дорівнює: . Імовірність спотворення одного символу (однокра

Загальні принципи використання надмірності
Для простоти розглянемо блоковий код. З його допомогою кожним k розрядам (літерам) вхідної послідовності ставиться у відповідність n-розрядне кодове слова. Кількість різного виду

Кордон Хеммінга
Кордон Хеммінга Q визначає максимально можливу кількість дозволених кодових слів рівномірного коду при заданих довжині n кодового слова і коригуючої здатності коду КСК

Надмірність перешкодостійких кодів
Однією з характеристик коду є надмірність. Збільшення надмірності у принципі небажано, т.к. збільшує обсяги даних, що зберігаються і передаються, однак для боротьби з спотвореннями надлишок

Лінійні коди
Розглянемо клас алгебраїчних кодів, які називають лінійними. Визначення: Лінійними називають блокові коди, додаткові розряди яких утворюються

Визначення числа додаткових розрядів m.
Для визначення числа додаткових розрядів можна скористатися формулою кордону Хеммінгу: . У цьому можна одержати щільноупакований код, тобто. код з мінімальною при заданих пар

Побудова утворювальної матриці
Лінійні коди мають таку властивість: з усього безлічі 2k дозволених кодових слів, що утворюють, до речі, групу, можна виділити підмножини з k слів, що володіють св

Порядок кодування

Порядок декодування

Двійкові циклічні коди
Наведена вище процедура побудови лінійного коду має ряд недоліків. Вона неоднозначна (МДР можна задати по-різному) і незручна в реалізації у вигляді технічних пристроїв. Цих недоліків

Деякі властивості циклічних кодів
Усі властивості циклічних кодів визначаються утворюючим поліномом. 1. Циклічний код, що утворює поліном якого містить більше одного доданку, виявляє всі поодинокі помилки.

Побудова коду із заданою коригуючою здатністю
Існує нескладна процедура побудови коду із заданою коригуючою здатністю. Вона полягає в наступному: 1. За заданим розміром інформаційної складової кодового слова завдовжки

Матричне опис циклічних кодів
Циклічні коди можна, як будь-які лінійні коди, описувати з допомогою матриць. Згадаймо, що KC(X) = gm(X)*І(Х) . Згадаймо також на прикладі порядок множення підлоги

Вибір утворюючого полінома
Ясно, що поліноми кодових слів КС(Х) повинні ділитися на поліном, що утворює g(X) без залишку. Циклічні коди відносяться до класу лінійних. Це означає, що для цих кодів існує

Види каналів передачі інформації
Розглянемо канали, що відрізняються за типом ліній зв'язку, що використовуються в них. 1. Механічні, у яких передачі інформації використовується переміщення будь-яких твердих, жид

Пропускна спроможність дискретного каналу зв'язку з шумом
Досліджуємо тепер пропускну спроможність дискретного каналу зв'язку з шумом. Існує велика кількість математичних моделей таких каналів. Найпростішою з них є канал із незалежною

Типові послідовності та їх властивості
Розглянемо послідовності статистично незалежних букв. Згідно Закону великих чиселнайбільш ймовірними будуть послідовності довжиною n, в яких за кількості N

Основна теорема Шеннона для дискретного каналу із шумом
Формулювання Для дискретного каналу в шумом існує такий спосіб кодування, при якому може бути забезпечена безпомилкова передача всієї інформації, що надходить від джерел

Обговорення основної теореми Шеннона для каналу із шумом
Теорема Шеннона для каналу з шумом не вказує на конкретний спосіб кодування, що забезпечує достовірну передачу інформації зі швидкістю, скільки завгодно близька з пропускною здатністю каналу

Пропускна здатність безперервного каналу за наявності адитивного шуму
Розглянемо таку модель каналу: 1. Канал здатний пропускати коливання із частотами нижче Fm. 2. У каналі діє перешкода n(t), що має нормальний (гау

Крок 2. Введення текстових файлів до Excel-таблиці з розбиттям кожного рядка тексту на окремі символи.
При введенні раніше збереженого текстового файлу слід вказати тип файлу *.*. Це дозволить під час вибору бачити у списку усі файли. Вкажіть свій файл. Після цього на екран буде виведено вікно М

Крок 4. Знаходимо середню ентропію, що припадає на 1 літеру повідомлення.
Як описано в теоретичному вступі, середня ентропія знаходиться за формулами 1 і 2. В обох випадках потрібно знайти ймовірність появи букв або дволітерних комбінацій.

Крок 8. Напишемо звіт про виконану роботу з описом усіх обчислень та про те, як вони виконувались. Прокоментуйте результати.
Результати обчислень подайте у вигляді таблиці:<Язык 1> <Язык

Підключення можливості використання нестандартних функцій.
Програмне керування програмами, що входять до складу Microsoft Office, здійснюється за допомогою так званих макросів. Слово Макрос – грецьке походження. У переваж

Створення нестандартної функції
Перед створенням нестандартних функцій потрібно відкрити файл у робочій книжці, що містить інформацію, яку потрібно обробити із застосуванням цих нестандартних функцій. Якщо раніше ця робоча книга була

Запис голосу та підготовка сигналу.
Запис починається і закінчується натисканням кнопки Record (рис. 5), позначеної червоним кружком. У процесі запису кнопка Recоrd виглядає вдавленою та світлішою (підсвіченою).

Імпорт текстових даних до Excel
Подвійним кліком відкрийте текстовий файл з експортованими з Wavosaur даними (рис. 23). Мал. 23. Зразковий вид даних Видно, що експортовані

Квантування за рівнем зводиться до заміни значення вихідного сигналу рівнем кроку, в межі якого це значення потрапляє.
Квантування за рівнем – необхідна умова перетворення безперервного сигналу цифрову форму. Однак одного лише квантування за рівнем для цього недостатньо – для перетворення на цифрову фор

Коди Хаффмена
На цьому алгоритмі побудовано процедуру побудови оптимального коду, запропоновану в 1952 році доктором Массачусетського технологічного інституту (США) Девідем Хаффменом: 5) літери першої

Процес повторюється до тих пір, поки в кожній підгрупі залишиться по одній літері.
Розглянемо алфавіт із восьми букв. Зрозуміло, що з звичайному (не враховує статистичних характеристик) кодуванні подання кожної літери потрібно три символа. Найбільший ефект

Параметри ефективності оптимальних кодів
Таких параметрів 2: коефіцієнт статистичного стиску та коефіцієнт відносної ефективності. Обидва параметри характеризують рівень зменшення середньої довжини кодового слова. При цьому середня довжина

Особливості ефективних кодів
5. Літері первинного алфавіту з найменшою ймовірністю появи ставиться у відповідність код із найбільшою довжиною (лема 1), тобто. такий код є нерівномірним (з різною довжиною кодових слів). У р

Виконання роботи
Лабораторна робота №4 виконується під керівництвом спеціально написаної керуючої програми. Ця програма, що управляє, написана на мові Visual Basic 6. Виконуваний файл програми носить і

Побудова утворювальної матриці
Лінійні коди мають наступну властивість: з усього безлічі 2k дозволених кодових слів можна виділити підмножини з k слів, що володіють властивістю лінійної незалежності.

Порядок кодування
Кодове слово КС утворюється шляхом множення матриці інформаційної послідовності ||X|| на утворюючу матрицю ||OM||: ||KC1*n|| = | | X

Порядок декодування
Внаслідок передачі кодового слова через канал воно може бути спотворене перешкодою. Це спричинить з того що прийняте кодове слово ||ПКС|| може збігтися з вихідним ||КС||.

Виконання роботи
Лабораторна робота №5, як і робота №4, виконується під керуванням програми, що управляє, написаної алгоритмічною мовою Visual Basic 6. Виконуваний файл програми носить ім'я Перешкода

11. Які основні параметри квазігармонійного коливання?

12. Чому при спектральному аналізі використовується подання сигналу у вигляді сукупності гармонійних коливань? Як для цього скористатися розкладанням сигналу до ряду Фур'є?

14. Із чого складається амплітудний спектр монохроматичного гармонійного коливання?

15. Поясніть сутність понять модуляції та демодуляції (детектування) радіосигналів.

17. У чому полягають переваги односмугової амплітудної модуляції?

18. Чому частотну та фазову модуляцію називають різновидами кутової модуляції?

19. У чому полягають особливості та які існують різновиди імпульсної модуляції?

20. Як називається процес дискретного зміни параметрів радіосигналів?

27. У чому особливості поширення радіохвиль діапазонів овч, увч, свч:

28. Чому більшістю радіоелектронних засобів га функціонує в діапазонах овч, увч і свч:

30. На які різновиди діляться антени за конструктивною ознакою. Які відмінності лінійних та апертурних антен:

31. У чому полягає сутність принципу взаємності:

32. Які основні характеристики та параметри антен. Що показує діаграма спрямованості антен:

33. Як взаємопов'язані між собою коефіцієнт посилення антени та параметри ширини діаграми спрямованості у горизонтальній та вертикальній площині?

34. У чому полягають особливості конструкцій та розміщення бортових антен?

35. Від чого і як залежить дальність дії радіоліній зв'язку?

36. Чому енергетика радіоліній при радіолокації по точковому об'єкту обернено пропорційна четвертому ступеню відстані?

37. Як впливає атмосфера та земна поверхня на дальність поширення радіохвиль різних діапазонів?

38. Що таке виявлення сигналів? Які процедури воно включає?

39. Які особливості кореляційного прийому сигналів? (З лекцій)

40. Які особливості узгодженої фільтрації сигналів? (З лекцій)

41. За якими ознаками та на які різновиди класифікують радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)?

42. З яких функціональних елементів складається типова схема зв'язкового радіопередаючого пристрою? чому радіопередавачі будуються за багатокаскадною схемою?

43. Для чого у складі приймальної апаратури присутні спеціальні антенно-узгоджувальні пристрої? Які основні функції?

44. Для чого призначені радіоприймачі? Які основні параметри вони характеризуються?

45. Яка структура, переваги та недоліки радіоприймачів прямого посилення?

46. ​​Яка структура, переваги та недоліки радіоприймачів супергетеродинного типу?

47. Що становить сутність понять інформації та повідомлення? Що розуміють під кодуванням повідомлень?

49. Від чого залежить пропускна спроможність каналу зв'язку?

50. У чому сутність частотного ущільнення/поділу каналу багатоканальних системах передачі інформації.

51. У чому сутність тимчасового ущільнення/поділу каналів у багатоканальних системах передачі инф-ии?

52. Які принципи організації повітряного радіозв'язку та наземного електрозв'язку.

54. Які експлуатаційні вимоги висуваються до бортових радіостанцій?

57. Яке призначення антенно-узгоджувальних пристроїв? Чим викликана необхідність їх застосування?

58. Чим викликана необхідність формування дискретної сітки частот з високою стабільністю в прийомопередаючих радіоелектронних засобах, що застосовуються у га?

61. Для чого призначені системи телефонного, телеграфного зв'язку та системи передачі даних?

62. Якими є призначення, які вирішуються задачі мереж електрозв'язку aftn, sita?

63. Які призначення, принципи побудови та функціонування супутникових систем?

64. Які особливості та принципи функціонування супутникової системи пошуку та порятунку «коспас-сарсат»?

49. Від чого залежить пропускна спроможність каналу зв'язку?

Під системою зв'язку розуміють сукупність пристроїв та середовищ, які забезпечують передачу повідомлень від відправника до одержувача. У випадку узагальнену систему зв'язку представляють блок-схемою.

Пропускна здатність – гранично можлива швидкість передачі. Пропускна здатність дорівнює швидкості телеграфування, яка вимірюється числом телеграфних дзвінків, що передаються в одиницю часу. Гранична пропускна здатність залежить від ширини смуги пропускання каналу, а в загальному випадку від відношення Pc / Pп (потужність сигналу до потужності перешкод) визначається за формулою . Це формула Шеннона, яка справедлива будь-якої системи зв'язку за наявності флуктуаційної перешкоди.

50. У чому сутність частотного ущільнення/поділу каналу багатоканальних системах передачі інформації.

Ущільнення – об'єднання абонентських сигналів єдиний сигнал.

Поділ-виділення з єдиного групового сигналу, окремих абонентських сигналів.

Сутність частотного ущільнення- всі абоненти працюють на одній смузі частот, але кожен у своїй смузі.

При частотному ущільненні мають місце міжканальні перешкоди, зумовлені не ідеальністю систем, що фільтрують, і нескінченністю спектра сигналу.

Основна перевага систем багатоканального зв'язку з частотним ущільненням – економне використання спектра частот; суттєві недоліки - накопичення перешкод, що виникають на проміжних підсилювальних пунктах, і, як наслідок, порівняно невисока стійкість до перешкод.

51. У чому сутність тимчасового ущільнення/поділу каналів у багатоканальних системах передачі инф-ии?

При тимчасовому ущільненні всі абоненти працюють в одній смузі частот, працюють циклічно- кожен у свій час, а час циклу визначається Т. Котельникова (При тимчасовому ущільненні, що є логічним розвитком імпульсних систем зв'язку, лінія зв'язку або груповий тракт зв'язку за допомогою електронних комутаторів надається по черзі для передачі сигналів кожного каналу.)

При передачі промови Т=125 мкс

Системи зв'язку з частотним та тимчасовим ущільненнями застосовують на магістральних кабельних лініях, радіорелейних лініях тощо.

52. Які принципи організації повітряного радіозв'язку та наземного електрозв'язку.

Під організацією зв'язку розуміють схему з'єднання абонентів каналами і розподілу ресурсів, що виділяються для зв'язку, що забезпечують високу ефективність обміну інформацією між ланками.

основ. елемент авіаційного повітряного зв'язку – радіомережа. Радіомережа- сукупність РС, що встановлюються в точках розташування кореспондентів, що взаємодіють (у диспетчерському пункті і на борту ВС) і об'єднана загальними радіоканалами, що працюють на єдиних радіочастотах. Як правило радіомережі організовуються за радіальною ознакою. Радіомережа дозволяє вести обмін інформації між диспетчером і екіпажем кожного НД, а також циркулярну передачу даних всім НД одночасно. Радіомережі створюються залежно від кількості секторів УВС.

Найважливішим елементом, що забезпечує безперервність, є регламентований порядок зміни радіомереж. У мережах повітряного зв'язку зазвичай призначається одна частота передачі та прийому, і зв'язок здійснюється в симплексному режимі, коли передача і прийом чергуються між собою.

Елементами мереж наземного зв'язку явл.: абонентські апарати, канали та вузли зв'язку. Вузли зв'язку УС служать для розподілу інформації по лініях і каналах зв'язку, що ведуть різні географічні пункти. Принцип побудови проводового телеграфного зв'язку радіально-вузлового, тобто передбачаються головні вузли ГУС, що об'єднують групи регіональних вузлів, та канали зв'язку, що з'єднують вузли з головними вузлами та один з одним. Такий принцип забезпечує досягнення високої оперативності та надійності зв'язку, тому що можна використовувати обхідні шляхи. p align="justify"> При створенні мереж наземного зв'язку широко використовуються канали загальнодержавних мереж зв'язку. Наземний електрозв'язок у ГА служить для зв'язку між аеродромами, адміністративними та оперативними органами управління. Також організовується мережа наземного телефонного зв'язку.

Головною вимогою, що висуваються до мереж, є виконання мережею її основної функції - забезпечення користувачам потенційної можливості доступу до ресурсів всіх комп'ютерів, об'єднаних в мережу. Решта всіх вимог - продуктивність, надійність, сумісність, керованість, захищеність, розширюваність і масштабованість - пов'язані з якістю виконання цього основного завдання.

Хоча всі ці вимоги дуже важливі, часто поняття «якість обслуговування» комп'ютерної мережі трактується вужче: до нього включаються лише дві найважливіші характеристики мережі - продуктивність і надійність.

Незалежно від обраного показника якості обслуговування мережі існують два підходи щодо його забезпечення. Перший підхід у тому, що мережа гарантує користувачеві дотримання деякої числової величини показника якості обслуговування. Наприклад, мережа може гарантувати користувачеві А, що будь-який з його пакетів, надісланих користувачеві, буде затриманий мережею не більше, ніж на 150 мс. Або, що середня пропускна здатність каналу між користувачами А і В не буде нижчою за 5 Мбіт/с, при цьому канал дозволятиме пульсації трафіку в 10 Мбіт на інтервалах часу не більше 2 секунд. Технології frame relay та АТМ дозволяють будувати мережі, що гарантують якість обслуговування за продуктивністю.

Другий підхід полягає в тому, що мережа обслуговує користувачів відповідно до їхніх пріоритетів. Тобто якість обслуговування залежить від ступеня привілейованості користувача або групи користувачів, до якої він належить. Якість обслуговування не гарантується, а гарантується лише рівень привілеїв користувача. Таке обслуговування називається обслуговуванням "з найбільшим старанням" або "best effort". За таким принципом працюють, наприклад, локальні мережі, побудовані на комутаторах із пріоритезацією кадрів.

Розглянемо основні критерії оцінки мережі.

Продуктивність.Існує кілька основних характеристик продуктивності мережі:

§ час реакції;

§ пропускна здатність;

§ затримка передачі та варіація затримки передачі.

Час реакціїмережі є інтегральною характеристикою продуктивності мережі з погляду користувача. Саме цю характеристику має на увазі користувач, коли каже: Сьогодні мережа працює повільно.

Загалом час реакції визначається як інтервал часу між виникненням запиту користувача до будь-якої мережної служби та отриманням відповіді на цей запит.

Тому має сенс використовувати також і середньозважену оцінку часу реакції мережі, середня цей показник по користувачам, серверам та часу дня (від якого значною мірою залежить завантаження мережі).

Час реакції мережі зазвичай складається з кількох складових. У загальному випадку в нього входить час підготовки запитів на клієнтському комп'ютері, час передачі запитів між клієнтом та сервером через сегменти мережі та проміжне комунікаційне обладнання, час обробки запитів на сервері, час передачі відповідей від сервера клієнту та час обробки відповідей на клієнтському комп'ютері .

Знання мережевих складових часу реакції дає можливість оцінити продуктивність окремих елементів мережі, виявити вузькі місця та у разі потреби виконати модернізацію мережі підвищення її загальної продуктивності.

Пропускна здатністьвідображає обсяг даних, переданих мережею чи її частиною одиницю часу. Пропускна здатність вже не користувальницькою характеристикою, так як вона говорить про швидкість виконання внутрішніх операцій мережі - передачі пакетів даних між вузлами мережі через різні комунікаційні пристрої. Пропускна здатність безпосередньо характеризує якість виконання основної функції мережі – транспортування повідомлень – і тому частіше використовується при аналізі продуктивності мережі, ніж час реакції.

Пропускна здатність вимірюється або в бітах за секунду, або в пакетах за секунду. Пропускна здатність може бути миттєвої, максимальної та середньої.

Середня пропускна спроможністьобчислюється шляхом розподілу загального обсягу переданих даних тимчасово їх передачі, причому вибирається досить тривалий проміжок часу - годину, день чи тиждень.

Миттєва пропускна спроможністьвідрізняється від середньої тим, що для усереднення вибирається дуже маленький проміжок часу, наприклад 10 мс або 1 с.

Максимальна пропускна спроможність - це найбільша миттєва пропускна здатність, зафіксована протягом періоду спостереження.

Найчастіше при проектуванні, налаштуванні та оптимізації мережі використовуються такі показники, як середня та максимальна пропускні здібності.

Середня пропускна спроможність окремого елемента чи всієї мережі дозволяє оцінити роботу мережі великому проміжку часу.

Максимальна пропускна спроможність дозволяє оцінити можливості мережі справлятися з піковими навантаженнями, притаманними спеціальних періодів роботи мережі.

Через послідовний характер передачі пакетів різними елементами мережі загальна пропускна здатність мережі будь-якого складового шляху в мережі дорівнюватиме мінімальній з пропускних здібностей складових елементів маршруту.

Загальна пропускна спроможність мережівизначається як середня кількість інформації, переданої між усіма вузлами мережі за одиницю часу. Цей показник характеризує якість мережі в цілому, не диференціюючи його за окремими сегментами чи пристроями.

Зазвичай при визначенні пропускної спроможності сегмента або пристрою в даних, що передаються, не виділяються пакети якогось певного користувача, програми або комп'ютера - підраховується загальний обсяг інформації, що передається. Однак для більш точної оцінки якості обслуговування така деталізація бажана, і останнім часом системи керування мережами все частіше дозволяють її виконувати.

Затримка передачівизначається як затримка між моментом надходження пакета на вхід будь-якого мережного пристрою або частини мережі та моментом його появи на виході цього пристрою.

Не всі типи трафіку чутливі до затримок передачі, які характерні для комп'ютерних мереж (зазвичай затримки не перевищують сотень мілісекунд, рідше кількох секунд). Такий порядок затримки пакетів, що породжуються файловою службою, службою електронної пошти або службою друку, мало впливають на якість цих служб з точки зору користувача мережі. З іншого боку, такі ж затримки пакетів, що переносять голосові дані або відео, можуть призводити до значного зниження якості інформації, що надається користувачеві

Пропускна здатність та затримки передачі є незалежними параметрами, так що мережа може мати, наприклад, високу пропускну здатність, але вносити значні затримки при передачі кожного пакета.

Приклад такої ситуації дає канал зв'язку, утворений геостаціонарним супутником. Пропускна здатність цього каналу може бути дуже високою, наприклад, 2 Мбіт/с, у той час як затримка передачі завжди становить не менше 0.24 сек, що визначається швидкістю поширення сигналу (близько 300 000 км/с) і довжиною каналу (72 000 км).

Надійність.Для технічних пристроїв використовуються такі показники надійності як середній час напрацювання на відмову, ймовірність відмови, інтенсивність відмов. Однак ці показники придатні для оцінки надійності простих елементів та пристроїв, які можуть перебувати лише у двох станах – працездатному чи непрацездатному. Складні системи, що складаються з багатьох елементів, крім станів працездатності та непрацездатності, можуть мати інші проміжні стани, які ці характеристики не враховують. У зв'язку з цим з метою оцінки надійності складних систем застосовується інший набір характеристик.

Готовність чи коефіцієнт готовності (availability)означає час, протягом якого система може бути використана. Готовність може бути покращена шляхом введення надмірності в структуру системи: ключові елементи системи повинні існувати в кількох примірниках, щоб при відмові одного з них функціонування системи забезпечували інші.

Крім того, необхідно забезпечити збереження даних, захист від спотвореньі узгодженість чи несуперечністьданих (наприклад, якщо для підвищення надійності на декількох файлових серверах зберігається кілька копій даних, потрібно постійно забезпечувати їх ідентичність).

Ще однією характеристикою надійності є відмовостійкість. У мережах під стійкістю до відмови розуміється здатність системи приховати від користувача відмову окремих її елементів. Наприклад, якщо копії таблиці бази даних зберігаються одночасно на декількох файлових серверах, користувачі можуть просто не помітити відмову одного з них.

БезпекаІснує здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу. У розподіленій системі це зробити набагато складніше, ніж у централізованій.

У мережах повідомлення перелаяються лініями зв'язку, які часто проходять через загальнодоступні приміщення, в яких можуть бути встановлені засоби прослуховування ліній. Іншим уразливим місцем можуть бути залишені без нагляду персональні комп'ютери. Крім того, завжди є потенційна загроза злому захисту мережі, якщо мережа має виходи до глобальних мереж загального користування.

Розширюваність та масштабованість.Терміни розширюваність і масштабованість іноді використовують як синоніми, але це неправильно - кожен із них має чітко певне самостійне значення.

Розширюваність (extensibility)означає можливість порівняно легкого додавання окремих елементів мережі (користувачів, комп'ютерів, додатків, служб), нарощування довжини сегментів мережі та заміни існуючої апаратури потужнішою. При цьому важливо, що легкість розширення системи іноді може забезпечуватися в деяких дуже обмежених межах.

Наприклад, локальна мережа Ethernet, побудована на основі одного сегмента товстого коаксіального кабелю, має гарну розширюваність, у тому сенсі, що дозволяє легко підключати нові станції. Однак така мережа має обмеження на кількість станцій (їхня кількість не повинна перевищувати 30-40). Наявність такого обмеження є ознакою поганої масштабованості системи при хорошій розширюваності.

Масштабованість (scalability)означає, що мережа дозволяє нарощувати кількість вузлів та протяжність зв'язків у дуже широких межах, при цьому продуктивність мережі не погіршується.

Для забезпечення масштабованості мережі доводиться застосовувати додаткове комунікаційне обладнання та спеціальним чином структурувати мережу.

Наприклад, хорошу масштабованість має багатосегментна мережа, побудована з використанням комутаторів і маршрутизаторів і має ієрархічну структуру зв'язків. Така мережа може включати кілька тисяч комп'ютерів і забезпечувати кожному користувачеві мережі необхідну якість обслуговування.

Прозорість (transparency)мережі досягається в тому випадку, коли мережа представляється користувачам не як безліч окремих комп'ютерів, пов'язаних між собою складною системою кабелів, а як традиційна єдина обчислювальна машина. Навіть існує відоме гасло компанії Sun Microsystems: "Мережа - це комп'ютер", що говорить саме про таку прозору мережу.

На рівні користувача прозорість означає, що для роботи з віддаленими ресурсами він використовує ті ж команди та звичні йому процедури, що й для роботи з локальними ресурсами. Прозорість лише на рівні докладання вимагає приховування всіх деталей розподіленості засобами мережевої операційної системи.

Мережа повинна приховувати всі особливості операційних систем та відмінності у типах комп'ютерів. Користувач комп'ютера Macintosh повинен мати можливість звертатися до ресурсів, які підтримує UNIX-система, а користувач UNIX повинен мати можливість розділяти інформацію з користувачами Windows.

Концепція прозорості може бути застосована до різних аспектів мережі. Наприклад, прозорість розташування означає, що від користувача не потрібно знати місце розташування програмних і апаратних ресурсів, таких як процесори, принтери, файли і бази даних. Ім'я ресурсу не повинно включати інформацію про місце розташування.

В даний час не можна сказати, що властивість прозорості повною мірою притаманна багатьом обчислювальним мережам, це швидше за мету, до якої прагнуть розробники сучасних мереж.

Підтримка різних видів трофіку.Комп'ютерні мережі спочатку призначені для спільного доступу користувача до ресурсів комп'ютерів: файлів, принтерів тощо.

Однак 90-ті роки стали роками проникнення в комп'ютерні мережі трафіку мультимедійних даних, що представляють у цифровій формі мовлення та відеозображення. p align="justify"> Комп'ютерні мережі стали використовуватися для організації відеоконференцій, навчання та розваги на основі відеофільмів і т. п. Природно, що для динамічної передачі мультимедійного трафіку потрібні інші алгоритми і протоколи і, відповідно, інше обладнання.

Головною особливістю трафіку, що утворюється при динамічній передачі голосу або зображення, є наявність жорстких вимог до синхронності повідомлень, що передаються. При запізнюванні повідомлень спостерігатимуться спотворення.

У той же час, трафік комп'ютерних даних характеризується вкрай нерівномірною інтенсивністю надходження повідомлень до мережі за відсутності жорстких вимог до синхронності доставки цих повідомлень (наприклад, редагування тексту на віддаленому диску).

Усі алгоритми комп'ютерного зв'язку, відповідні протоколи і комунікаційне обладнання розраховані саме такий «пульсуючий» характер трафіку, тому необхідність передавати мультимедійний трафік вимагає внесення принципових змін, як і протоколи, і у устаткування. Сьогодні практично всі нові протоколи тією чи іншою мірою надають підтримку мультимедійного трафіку.

Особливу складність є суміщення в одній мережі традиційного комп'ютерного та мультимедійного трафіку. Передача виключно мультимедійного трафіку комп'ютерною мережею хоч і пов'язана з певними складнощами, але викликає менші труднощі. А ось випадок співіснування двох типів трафіку із протилежними вимогами до якості обслуговування є набагато складнішим завданням.

Зазвичай протоколи та обладнання комп'ютерних мереж відносять мультимедійний трафік до факультативного (додаткового), тому якість обслуговування залишає бажати кращого. Сьогодні витрачаються великі зусилля щодо створення мереж, які не обмежують інтереси одного з типів трафіку. Найбільш близькі до цієї мети мережі з урахуванням технології АТМ, розробники якої спочатку враховували випадок співіснування різних типів трафіку лише у мережі.

Керованість мережіпередбачає можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти та вирішувати проблеми, що виникають під час роботи мережі, виконувати аналіз продуктивності та планувати розвиток мережі. В ідеалі засоби управління мережами є системою, що здійснює спостереження, контроль і управління кожним елементом мережі - від найпростіших до найскладніших пристроїв, при цьому така система розглядає мережу як єдине ціле, а не як розрізнений набір окремих пристроїв.

Хороша система управління спостерігає за мережею і, виявивши проблему, активізує певну дію, виправляє ситуацію та повідомляє адміністратора про те, що сталося та які кроки зроблено. Водночас система управління має накопичувати дані, виходячи з яких можна планувати розвиток мережі.

Нині у сфері систем управління мережами багато невирішених проблем. Явно недостатньо дійсно зручних, компактних та багатопротокольних засобів керування мережею. Більшість існуючих коштів зовсім не керують мережею, а лише здійснюють спостереження за її роботою. Вони стежать за мережею, але не виконують активних дій, якщо з мережею щось сталося чи може статися. Мало масштабованих систем управління, здатних обслуговувати як мережі масштабу відділу, і мережі масштабу підприємства.

Сумісність або інтегрованістьозначає, що мережа здатна включати найрізноманітніше програмне та апаратне забезпечення, тобто в ній можуть співіснувати різні операційні системи, що підтримують різні стеки комунікаційних протоколів, і працювати апаратні засоби і додатки від різних виробників. Мережа, що складається з різнотипних елементів, називається неоднорідною або гетерогенною, а якщо гетерогенна мережа працює без проблем, вона є інтегрованою. Основний шлях побудови інтегрованих мереж - використання модулів, виконаних відповідно до відкритих стандартів та специфікацій.

Контрольні питання:

1. Назвіть критерії оцінки якості мереж.

2. Які критерії застосовуються для оцінки продуктивності мережі?

3. Як визначається надійність мереж?

4. Розкажіть про поняття розширюваності та масштабованості.

5. Що таке прозорість мережі?

6. У чому проблема підтримки різних видів трафіку?

7. Що таке керованість мережі?

8. Що таке сумісність мережі?