 |
Оценка эффективности передачи информации
|
|
|
|
СЕТЕВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Оценка эффективности передачи информации
Направление подготовки: 210300 Радиотехника
Специальность 210302 «Радиотехника»
Форма обучения - очная
Тула 2009
Методические указания составлены к.т.н., доц. ОвчинниковымА.В. и обсуждены на заседании кафедры «Радиоэлектроника» факультета САУ ИВТС им. В.П. Грязева, протокол № 4 от «3» декабря 2009 г.
Зав. кафедрой РЭ ________________ Н.А. Зайцев
Методические указания пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Радиоэлектроника» факультета САУ ИВТС им. В.П. Грязева,
протокол №_____ от «____»______________201_ г.
Зав. кафедрой РЭ _________________
1. Цель работы
Целью работы является исследование эффективности передачи информации в информационных вычислительных сетях.
2. КРАТКАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ СПРАВКА
В системах управления информация передается как путем переноски (перевозки) документов курьером/по почте, так и с использованием систем автоматизированной передачи информации по каналам связи.
Ручная переноска документов являются весьма распространенными способами передачи информации в учреждениях. Этот способ, при минимальных капитальных затратах, полностью обеспечивает достоверность передачи информации, предварительно зафиксированной на документах и проконтролированной непосредственно в пунктах ее регистрации. Скорость передачи может удовлетворить лишь очень непритязательного пользователя. Для оперативной передачи информации используют системы автоматизированной передачи информации.
На рисунке 1 представлена обобщенная блок-схема автоматизированной системы передачи информации.
|
|
|
Помехи
Рис. 1. Блок-схема автоматизированной системы передачи информации
Источник и потребитель информации непосредственно в СП не входят – они являются абонентами системы передачи. В составе структуры СП можно выделить:
· передатчик информации;
· канал передачи (канал связи – КС);
· приемник информации.
Передатчик служит для преобразования поступающего от абонента сообщения в сигнал, передаваемый по каналу связи; приемник – для обратного преобразования сигнала в сообщение, поступающее абоненту. В идеальном случае, при передаче должно быть однозначное соответствие между передаваемым и получаемым сообщениями. Однако под действием помех, возникающих в канале связи, в приемнике и передатчике, это соответствие может быть искажено, и тогда говорят о недостоверной передаче информации.
Основными качественными показателями системы передачи информации являются:
· пропускная способность,
· достоверность,
надежность работы.
Пропускная способность системы (канала) передачи информации – наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе за единицу времени. Пропускная способность системы определяется физическими свойствами канала связи и сигнала. От пропускной способности канала зависит максимально возможная скорость передачи данных по этому каналу. Для определения максимально возможной скорости надо знать три основных параметра канала связи и три основных параметра сигнала, по нему передаваемого.
Параметры канала:
· FK – полоса пропускания канала связи;
· НК – динамический диапазон, равный отношению максимально допустимого уровня сигнала в канале к уровню помех, нормированного для этого типа каналов;
· TK – время, в течение которого канал используется для передачи.
Параметры сигнала:
· FC – ширина спектра частот сигнала;
|
|
|
· НС – динамический диапазон, представляющий собой отношение средней мощности сигнала к средней мощности помехи в канале;
· TС – длительность сигнала (время существования).
Произведение трех названных параметров определяет, соответственно:
Объем канала связи:
VK = FK ∙ HK ∙ TK. (1)
Объем сигнала:
VC = FC ∙ HC ∙ TC (2)
Один из создателей теории информации К. Шеннон показал, что количество информации на синтаксическом уровне (по Шеннону), которое несет сигнал, пропорционально объему этого сигнала; с другой стороны, выполнение неравенства VK ≥ VC является необходимым условием возможности неискаженной передачи данного сигнала по данному каналу (принципиально возможна такая передача).
Для непосредственной реализации этой возможности необходимо выполнение достаточных условий «неискаженной передачи»:
FK ≥ FC, HK ≥ HC, TK ≥ TC. (3)
Существует еще одно доказанное Шенноном соотношение, вытекающее из вышеприведенных, оно позволяет рассчитать непосредственно максимально возможную скорость передачи данных по каналу:
C = F ∙log2(1 + РС / РШ), (4)
где С – максимально возможная скорость, бит/с;
F – ширина полосы пропускания канала связи, Гц;
РC – мощность сигнала, Вт;
РШ – мощность шума, Вт.
Из этих соотношений следует, что увеличить скорость передачи данных в канале связи можно или увеличив мощность сигнала, или уменьшив мощность помех. Увеличение мощности сигнала ограничено величиной допустимого уровня мощности сигнала в канале и мощностью передатчика. Уменьшения мощности помех можно достигнуть, применяя хорошо экранированные от помех кабели. Скорость зависит от логарифма соотношения сигнал/шум, поэтому, например, увеличение мощности передатчика в два раза при типичном соотношении РС / РШ = 100 даст увеличение максимально возможной скорости только на 15%.
Скорость передачи информации измеряется в битах в секунду и в бодах. Количество изменений информационного параметра сигнала в секунду измеряется в бодах. Бод – это такая скорость, когда передается один сигнал в секунду, независимо от величины его изменения. Бит в секунду соответствует единичному изменению сигнала в канале связи и при простых методах кодирования сигнала, когда любое изменение может быть только единичным, можно принять, что: 1 бод = 1 бит/с. В случае если элемент данных может быть представлен не двумя, а большим количеством значений какого-либо параметра сигнала, то есть изменение сигнала может быть не единичным, 1 бод > 1 бит/с.
|
|
|
Достоверность передачи информации – передача информации без ее искажения.
Надежность работы – полное и правильное выполнение системой всех своих функций.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1 Вычислить и построить функцию С по формуле (4) в зависимости от:
а) мощности сигнала,
б) мощности помехи,
в) соотношения сигнал шум.
При вычислениях использовать значения величин в соответствии с вариантом
3.2 Вычислить и построить функцию Э по формуле (5) в зависимости от отношения P/Pmax.
, (5)
где P – текущий размер пакета; Pmax – максимальный размер пакета.
| P/Pmax | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,8 | 1,6 | 3,2 | 6,4 | 12,8 | 25,6 | |
| Э |
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет оформляется индивидуально и содержит:
- титульный лист;
- наименование, цель и содержание работы;
- основные расчетные зависимости;
- результаты расчета в таблицах и графиках;
- анализ результатов расчета с объяснением общего характера и особенностей его.
Отчёт по лабораторной работе необходимо оформить в MS Word. Файл с отчетом необходимо назвать в следующем формате: "ГРУППА_ЛРх (х-номер ЛР по порядку)_ФИО", например: "130601_ЛР1_Иванов_А_А". Файл с отчетом необходимо поместить в папку "\\RE307-2\Students\СИТ". Поместить изображение текущего окна в отчёт можно следующим способом: нажмите ALT+PrintScreen, перейдите в редактор и нажмите CTRL+V.
5. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
| а) F=3кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=2кГц, Pc=0.05…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=2кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0, 01…0,8Вт в) F=2кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=2кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=2кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=2кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=1кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=1кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,5Вт в) F=1кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=3кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=1Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=30кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,01Вт б) F=30кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,01…0,9Вт в) F=30кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=500Гц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=500Гц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=500Гц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=10кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=10кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=10кГц, Pc/Pш=0,01…1 | ||
| а) F=800Гц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=800Гц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=800Гц, Pc/Pш=0,5…15 | а) F=1кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,01Вт б) F=1кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=1кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=1кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=1кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,5Вт в) F=1кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=3кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=1Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=3кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=1Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=2кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=2кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=2кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=1кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,01Вт б) F=1кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=1кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=10кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=10кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=10кГц, Pc/Pш=0,01…1 | ||
| а) F=3кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=3кГц, Pc=0.01…1Вт, Pш=0,001Вт б) F=3кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,001…0,1Вт в) F=3кГц, Pc/Pш=0,1…10 | ||
| а) F=30кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,01Вт б) F=30кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,01…0,9Вт в) F=30кГц, Pc/Pш=0,1…10 | а) F=30кГц, Pc=0.1…10Вт, Pш=0,01Вт б) F=30кГц, Pc=0.5Вт, Pш=0,01…0,9Вт в) F=30кГц, Pc/Pш=0,1…10 |
|
|
|
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник. Под. ред. В.И. Иванова – М.: Техсом, 2003. – 232с.
2. Бройдо В. Л. Вычислительные системы сети и телекоммуникации. Учебник СПБ-ПИТЕР, 2002. – 688с.
3. В. А. Бархоткин, Е. И. Минаков, А. Я. Паринский. Интеллектуальные сети. – Тула. Изд-во ТулГу, 2004. – 172с.
4. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Справочная книга. - М.: Финансы и статистика, 1996 г.-368 с.
|
|
|
