67567

Кодирование информации в информационно-вычислительных сетях

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Поскольку в канале передачи данных по ряду причин (например, по причине электромагнитных волн) могут возникнут помехи, искажающие передаваемую информацию, используется специальное кодирование данных кодами, исправляющими ошибки.

Русский

2014-09-12

46 KB

2 чел.

Кодирование информации

в информационно-вычислительных сетях

Поскольку в канале передачи данных по ряду причин (например, по причине электромагнитных волн) могут возникнут помехи, искажающие передаваемую информацию, используется специальное кодирование данных кодами, исправляющими ошибки.

Кодирование – это представление сообщения последовательностью элементарных символов. Источником информации является, как правило, сообщение, сформированное пользователем или программными средствами управления связью согласно протоколу. Источником информации также может быть передаваемая аппаратура сети, генерирующая специальные сигналы, согласно протоколам физического уровня модели ВОС.

Основная задача, возникающая в технике связи, состоит в том, чтобы построить оптимальный  и эффективный кодер и декодер. Кодер преобразует сообщение в сигналы, которые могут быть переданы по каналу. Эти сигналы в канале искажаются шумом. Затем искаженный сигнал поступает в декодер, который восстанавливает посланное сообщение и направляет его получателю. На рис. 4.1 изображена схема типичной системы связи с использованием кодов, исправляющих ошибки. Полный цикл обнаружения/исправления ошибки, возникшей при передаче данных по сети, называют управлением ошибками.

Существует несколько основных стратегий, позволяющих передающему ООД установить правильность получения принимающим ООД переданного ему кадра. Однако в настоящее время на практике используются только две: автоматический запрос на повторение передачи (АЗП) и усовершенствованное управление ошибками (УУО).

Для первой стратегии применяются коды, обнаруживающие ошибки. При этом в случае обнаружения ошибки  требуется повторная передача данных.

Для второй стратегии применяются коды, исправляющие ошибки передачи данных в сети. К таким кодам относят коды Хэмминга, Рида-Маллера, Рида-Соломона и др. В этом случае к сообщению добавляется достаточное количество бит, чтобы обнаружить искаженный бит и исправить его путем простого инвертирования. При использовании таких кодов могут быть исправлены не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок. Однако эти коды не могут исправлять любую возможную комбинацию ошибок, они предназначены для того, чтобы исправлять наиболее правдоподобные комбинации.

На практике число дополнительных контрольных битов для исправления ошибок достаточно велико, поэтому в большинстве приложений, использующих надежную связь, более эффективными оказываются методы АЗП. Эти методы опираются на наличие обратного тракта для возврата ответов.

Однако во многих случаях обратного пути может и не быть или же задержка от такого кругового обращения может оказаться слишком большой. Например, при получении информации от космических зондов используется только односторонний канал связи. А при использовании спутниковой связи задержки передачи от большинства спутников столь велики, что передающая станция успевает передать несколько сотен сообщений, прежде чем поступит сообщение в обратном направлении, подтверждающее правильность принятия первого. Поэтому в таких сетях совместно с методами АЗП используются методы УУО, что позволяет сократить число повторных передач.

-2-

Рис. 4.1. Схема типичной системы связи с использованием кодов, исправляющих ошибки

получатель

источник

модем,

сетевой адаптер

например, в коды Хэмминга

например, в ASCII или EBCDIC (используются в IBM), КОИ-8, кодировка 1251 (Windows)

модем,

сетевой адаптер

Устройство для исправления ошибок в

двоичных символах

Декодер,  декодирующий сигналы на входе канала в двоичные символы

(демодулятор)

Декодер, декодирующий двоичные символы в сообщения для получателя

Канал или среда

хранения данных

Кодер, кодирующий

сообщение в

символы

Кодер, кодирующий двоичные символы

Кодер, кодирующий двоичные символы в

сигналы на входе канала (модулятор)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36490. Розподіли Гаусса і Пуассона як частинні випадки біноміального розподілу 210.63 KB
  Для кожного тіла можна записати термічне рівняння стану та його внутрішню енергію як функцію параметрів які визначають його стан наприклад . Як називається це рівняння Це калоричне рівняння. Обидва ці рівняння не можуть бути отримані методами формальної термодинаміки. Якщо відомо відоме термічне рівняння стану то теорема Карно дозволяє в загальному вигляді розвязати питання залежності внутрішньої енергії від обєму.
36491. Середня довжина вільного пробігу молекул, її залежність від тиску і температури 242.26 KB
  Середня довжина вільного пробігу молекул її залежність від тиску і температури. Розглянемо молекулу яка рухається із деякою середньою швидкістю і при зіткненнях не змінює швидкості. Будемо вважати що рухається тільки одна молекула за якою ми спостерігаємо а решта нерухомі. Виберемо проміжок часу рівний одній секунді тобто будемо розглядати шлях молекули за одиницю часу.
36492. Розподіл середньої кінетичної енергії за ступенями вільності для обертального руху 189.71 KB
  Кількість молекул всі вони незалежні. Кожна молекула характеризується у просторі кругових частот величинами . Імовірність потрапити молекулам у елементарний обєм має вигляд . Знайдемо середню кінетичну енергію обертального руху виділеної молекули що припадає на один ступінь вільності при обертанні навколо осі навіщо нам чіплятись до осі вісь нічим не гірша.
36493. Термічна ефузія 238 KB
  Кількість зіткнень з нею за одиницю часу становить за законом косинусу . Повна кількість молекул у такому обємі становить . Цей простір буде також необмежений тому ми можемо вважати кількість комірок у ньому нескінченною. Скористаємось формулою Больцмана де у нашому випадку у знаменнику немає обмеження оскільки кількість комірок є нескінченною .
36494. Основи вакуумної техніки 120.78 KB
  Мірою кількості газу що переміщується у системі є величина яка згідно із рівнянням стану ідеального газу може бути записана як . Вакуумники люди консервативні тому міра газу визначається у несистемних одиницях : лмм рт. або лтор а всі розрахунки кількості газу ми будемо вести на одиницю часу. Швидкістю відкачки насосу будемо називати такий обєм газу який входить за одиницю часу до насосу і виміряний при тискові який має місце біля його входу .
36495. Термічна дифузія 233.6 KB
  Перший доданок являє собою потік взаємної дифузії молекул 1 газу а другий термодифузійний потік. На рисунку вихідні сталі відносні концентрації змінились і набули вигляду концентрація молекул першого газу біля першої пластини; концентрація молекул першого газу біля другої пластини; концентрація молекул другого газу біля першої пластини; концентрація молекул другого газу біля другої пластини. В результаті такої конвекції нагріта частина газу рухається відносно холодної створюючи провиток. Очевидно що температура газу поблизу проволоки...
36496. Взаємна дифузія 175.31 KB
  Згідно із основним рівнянням переносу можна записати ; . Згідно із рівнянням Фіка яке справедливо і для суміші газів коефіцієнт дифузії першого газу у суміші двох газів . Рівняння політропного процесу робота при цьому процесі Ізотермічний і адіабатний процеси це процеси ідеалізовані. Запишемо для нього рівняння.
36497. Квантовий підхід Дебая-Борна 315.41 KB
  Хоча швидкості молекул змінюються у стані термодинамічної рівноваги властивості газу залишаються сталими. Насправді закон про статистичний закон розподілу молекул за швидкостями можна сформулювати так : скільки молекул газу або яка їх частка мають швидкості значення яких лежать у деякому інтервалі наближеному до заданої швидкості Зрідження газів і методи одержання низьких температур. Рівняння ВандерВаальса показує що будь який газ може бути переведеним в рідкий стан але необхідною умовою для цього є попереднє охолодження газу до...
36498. Рівняння Ван-дер-Ваальса 238.96 KB
  Дія відштовхування зводиться до того що молекула не допускає проникнення у свій обєм інших молекул. Отже сили відштовхування враховуються через деякий ефективний обєм молекул. Якщо газ у нас не дуже стиснутий то взаємодії між молекулами будуть лише парні участь третьої четвертої та інших молекул малоймовірна. Припустимо що у посудині із обємом знаходяться лише дві однакові молекули.