Что такое передача информации 7 класс информатика
Урок по информатике «Передача информации» (7 класс)
Тема урока: Передача информации.
Цели урока: организовать деятельность учащихся по восприятию, осмыслению и первичному запоминанию понятий: бод, пропускная способность канала, фактов: единиц скорости передачи информации и соотношения между ними, элементов процесса передачи информации.
1. Организационный этап.
2. Этап актуализации опорных знаний. Фронтальная беседа по вопросам:
1) Дайте определение информации. Приведите примеры.
2) Перечислите информационные процессы.
3) Приведите примеры передачи информации.
4) Какие вы знаете единицы количества информации? Соотношения между ними? Единицы скорости передачи информации?
3. Этап изучения нового материала.
1.Постановка цели урока совместно с учащимися.
2.Изучение процесса передачи информации.
Если мы рассматриваем процесс передачи информации, то обязательно предполагаем, что имеется источник информации, приемник информации и канал связи между источником и приемником информации.
Давайте рассмотрим процесс передачи информации между учителем и учениками. Кто в данном процессе является источником информации? Приемником? Каналом связи?
Можно ли этот процесс запустить в обратном направлении? (Источник и приемник должны поменяться ролями). В таком случае производится двухсторонний обмен информацией.
3. Изучение единиц скорости передачи информации.
Основная характеристика каналов – пропускная способность или скорость передачи информации.
Определение: Пропускная способность канала (или скорость передачи информации) – это количество информации, которое может передаваться по каналу в единицу времени. Основная единица скорости передачи информации 1 бод = 1 бит/с. Кроме этой, есть и более крупные: кбод = 1024 бод, Мбод = 1024 кбод и др.
Обратите внимание на соотношения между единицами скорости передачи информации.
3. Изучение единиц скорости передачи информации на практике.
Прочитайте в учебнике единицы скорости передачи информации.
4.Этап проверки восприятия, осмысления и первичного запоминания:
Фронтальная беседа по вопросам:
1) Приведите свои примеры передачи информации. Назовите источник и приемник информации.
2) Перечислите единицы скорости передачи информации.
5. Этап применения знаний по образцу:
Фронтальное решение задач УСТНО:
За 10с по каналу связи передано 500 байт информации. Чему равна пропускная способность канала? (500/10=50 байт/с=400бит/с)
Какой объем информации можно передать по каналу с пропускной способностью 10 кбит/с за 1 минуту? (10 кбит/с*60с = 600 кбит)
Фронтальное решение задачи:
Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36864 бит/с. Сколько секунд понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ-8, если считать, что на каждой странице в среднем 2304 символа.
(Решение: Количество символов в тексте: 2304*4 = 9216 символов. В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется одним байтом, тогда информационный объем текста 9216*8 = 73728 бит. Время = объем / скорость. 73728 : 36864 = 2с)
Самостоятельное решение упражнений по вариантам.
1 вариант Информационное сообщение объемом 2,5 кбайт передается со скоростью 2560 бит/мин. За сколько минут будет передано данное сообщение?
(Решение: переведем 2,5 кбайт = 2560 байт = 20480 бит
20480 бит/2560 бит/мин = 8 мин)
2 вариант. Какой объем информации можно передать за 10 мин по каналу с пропускной способностью 5 кбайт/с
Решение: 600 с * 5 кбайт/с = 3000 кбайт : 1024 = 2,9 Мбайт
6. Итог урока. Домашнее задание.
Карточки на закрепление материала:
Задание 1. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512000 бит/с. Передача файла через данное соединение заняла 10 секунд. Определите размер файла в Кбайт.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 2. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/с. Передача файла через это соединение заняла 16 секунд. Определите размер файла в Кбайт. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 3. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512000 бит/с. Передача файла через данное соединение заняла 6 секунд. Определите размер файла в Кбайт.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 4. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 1024000 бит/с. Через данное соединение передают файл размером 2000 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах. ______________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 112. С какой скоростью модем передаст информацию объёмом 15 Гбайта за 32 минуты? Значение скорости записать в Мбит/с._____________________________________
Задание 113. Скорость передачи данных через модем равна 256 Кбит/с. Сколько секунд будет передавать данный модем файл размером 512 Кбайт? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 114. За сколько секунд модем, передающий информацию со скоростью 57600 бит/с, может передать две страницы текста суммарным объёмом 3600 байт? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 115. За 4 минуты 16 секунд были переданы 4 файла по 256 Кб. Чему равна скорость передачи данных через ADSL-соединение? Значение скорости записать в Кбит/с._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача 116. Скорость передачи данных через ADSL-соединение 128 Кбит/с. За 1 минуту 4 секунды передали 2 одинаковых файла. Определите объём одного файла в килобайтах. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача 117. Скорость модема 14400 бит/с. Длительность непрерывного подключения к сети Интернет через этот модем составила 128 с. Определите максимальное количество информации (в Кбайтах), которое может быть передано за время данного подключения.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Хранение и передача информации. Информационные процессы в живой природе.
Урок 3. Информатика 7 класс (ФГОС)
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Хранение и передача информации. Информационные процессы в живой природе.»
На прошлых уроках мы узнали:
· Информация для человека – это последовательность сообщений, или сигналов, которые он получает из разных источников.
· Информационный сигнал – это некоторое изменение физических величин.
· Информационный процесс – это некоторая последовательность изменений в информации.
· Примеры информационных процессов в живой природе и технике.
Издавна человек стремился к обмену знаниями. Для того что бы передать знания следующим поколениям, человек искал способ как-то запечатлеть информацию. Сперва для этого использовались рисунки на скалах и камнях. Но понимать одни и те же рисунки можно было по-разному.
Первым универсальным способом хранения информации стала письменность. Её всегда понимали одинаково. Письменность тоже не стояла на месте. Сначала писали на глиняных табличках, затем на бересте. На долгое время основным инструментом хранения информации стала бумага. Сравнительно недавно появились устройства, которые позволяли сохранять изображения и звуки, а потом и то и другое синхронно, в виде видеозаписей.
Давайте подумаем, что общего есть между описанными способами сохранения информации. Они похожи тем, что информация привязывалась к какому-то материальному объекту. Материальный объект, на котором сохранена информация называется информационным носителем. Что же такое хранение информации? Сохранить информацию, означает зафиксировать её каким-то способом на некотором носителе.
На протяжении нескольких веков основным носителем информации для человека была бумага. Она использовалась потому, что она была гораздо дешевле, легче и хранилась дольше чем другие носители информации. На ней легко можно записывать изображения и символы с помощью разных красок.
В двадцать первом веке большое распространение получили электронные носители информации. К ним относятся оптические и магнитные диски, флэш карты и другие устройства. Записать информацию на электронные носители и считать её с них можно с помощью компьютера. Электронные носители гораздо удобнее бумажных. Небольшие по размеру, они позволяют хранить информацию, для записи которой понадобились бы тонны бумаги.
Демонстрация объёма CD-диска
Самое важное и естественное хранилище информации для человека – его память. Все помнят важную для себя информацию: имена друзей, свой домашний адрес и многое другое. Однако мозг человека устроен таким образом, что информация, которую человек не повторяет и не использует, через какое-то время забывается. Чтобы не забыть информацию мы используем разные носители информации: записные книжки, справочники, энциклопедии и другие…
Люди веками создавали и создают информационные хранилища, чтобы быстро получать доступ к любой информации. Так библиотеки, архивы, музеи хранят в себе информацию, которую человечество накапливало веками. Но сегодня самое большое хранилище информации – это компьютерная сеть Интернет. Мы рассмотрим её на следующих уроках.
Последний информационный процесс, который мы ещё не рассмотрели – передача информации. Человек каждый день передаёт или принимает какую-нибудь информацию. Передаются просьбы, приказы, отчёты. Люди публикуют объявления, дают рекламу. Передача информации идёт, когда мы смотрим телевизор, читаем книгу, или общаемся друг с другом в социальных сетях.
Рассмотрим этот процесс подробнее. Он лишь кажется простым. Кроме отправителя и получателя информации в нём участвует ещё три объекта. Итак, отправитель информации передаёт информацию в кодирующее устройство. Кодирующее устройство изменяет форму представления информации на более удобную для передачи. После этого закодированная информация, через канал связи, идёт к получателю. Но прежде чем информацию примет получатель она проходит через декодирующее устройство, которое преобразует информацию в форму понятную получателю.
Задача: Петя сказал Васе, что вчера посмотрел интересный фильм. Давайте подумаем где в этом случае отправитель, кодирующее устройство, канал связи, декодирующее устройство и получатель. Очевидно, что отправитель – Петя, а получатель – Вася. Петя сказал Васе. Значит информация была передана в форме звука. При помощи чего человек преобразует информацию в звуковую форму? При помощи рта. При помощи чего человек воспринимает звук? При помощи ушей. То есть в нашем случае кодирующее устройство – это рот Пети, а декодирующее устройство – уши Васи. А какой же канал связи используется? Как распространяется звук? По воздуху. То есть канал связи – это воздух. Однако получатель не всегда правильно воспринимает то, что хотел до него донести отправитель. Это может произойти из-за неправильной работы кодирующего или декодирующего устройства, или помех на канале связи.
Вернёмся к нашему примеру. Пусть Вася не услышал то, что сказал Петя, или услышал неправильно, потому что находился в другой комнате. Подумаем, почему Вася мог не услышать Петю? Допустим Петя говорил слишком тихо. Тогда Кодирующее устройство работает неправильно. Или у Васи болели уши – тогда неправильно работает декодирующее устройство. В любом случае, беспрепятственному прохожденью звука между Петей и Васей мешает стена, которая находится между комнатами. Это помеха на канале связи. Или громко звучала музыка, в комнате, где находился Вася. Это тоже помеха.
Передача информации – очень важный процесс. Поэтому средства связи развиваются очень быстро. В двадцатом веке люди получили возможность передавать информацию на большие расстояния быстрее, чем раньше, без использования материальных носителей. Это произошло благодаря появлению телеграфа, а затем и телефона. Человек смог передавать текстовую информацию и голосовую. С изобретением телевидения люди смогли передать и видеосигнал.
Каждое из этих устройств связи передавало информацию в какой-то одной форме. А скорость такой передачи не превышала скорость воспроизведения информации. Потому в конце двадцатого века начали использоваться компьютерные сети. В отличии от средств связи, которые мы перечислили до этого, через компьютерные сети можно передать информацию в любой форме: текст, звук, изображение или видео. То есть это универсальное средство передачи информации. Техническое оснащение компьютерных сетей постоянно растёт. Скорость передачи информации постоянно увеличивается. Менее чем за секунду можно передать с одного компьютера на другой такое количество видео, которое человек может просматривать долгие часы.
Информационные процессы идут не только в человеческом обществе. Они окружают нас везде. Они существовали ещё до появления людей. Множество информационных процессов протекает в природе. Мы знаем об этом, но это кажется настолько естественным, что мы об этом даже не задумываемся.
Те из вас, у кого есть домашние животные прекрасно знают, что они узнают членов семьи, и беспокойно ведут себя с незнакомыми людьми. То есть, они воспринимают информацию о том, какой человек находится рядом с ними. Так же от сбора информации в дикой природе зависит процесс поиска питания и укрытий от хищников.
Животные также могут накапливать информацию и обрабатывать её. В течение всей своей жизни они получают опыт. Неслучайно некоторые животные после своего рождения проводят некоторое время с родителями. Помимо того, что родители добывают питание для них, они учат их большому количеству важных вещей. Каких животных следует бояться, как искать укрытие и как охотится.
Однако в живой природе большая часть информационных процессов происходит на более низком уровне. У растений постоянно происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой. Жизненный цикл растений зависит от состава почвы, погоды и многого другого. То есть растения воспринимают информацию о состоянии окружающей среды. Светолюбивые растения воспринимают информацию о нахождении солнца в определённое время дня. Они располагают свои листья так, чтобы на них попадало как можно больше солнечного цвета. Даже процесс размножения сопровождается информационным обменом. Так новый живой организм наследует черты своих предков.
В технике тоже происходит много информационных процессов. Для лучшей работы многих технических устройств потребовалось, чтобы они получали некоторую информацию из внешней среды. Это происходит при помощи датчиков. Например, при помощи датчиков температуры кондиционер может поддерживать постоянный уровень температуры в помещении. На основе датчиков уровня освещённости и датчиков движения работают многие автоматические системы освещения.
Также и некоторая промышленная техника работает по заданной, специалистом программе, например, станки с программным управлением. Когда такой станок обрабатывает деталь, вмешательства человека не требуется. Вы наверняка слышали об автопилотах в самолётах и видели навигационную систему в автомобилях. Все эти устройства получают информацию по различным каналам связи.
Техническое устройство, которое способно производить все информационные процессы – это компьютер. Он способен собирать информацию через устройства ввода, передавать информацию через устройства вывода. Он может обрабатывать информацию с помощью процессора. Так же он может хранить собранную и обработанную информацию.
· Сохранить информацию, означает каким-то способом зафиксировать её на некотором носителе.
· Передача информации от источника к приёмнику происходит через кодирующее устройство, канал связи и декодирующее устройство.
· Множество информационных процессов протекают в технике и природе.
«Передача информации» (7 класс)
Выбранный для просмотра документ Передача информации.doc
Передача информации
Изучение и первичное закрепление знаний;
Актуализация ведущих знаний;
Ввести понятия коммуникационные технологии, каналы передачи информации, характеристики каналов передачи информации;
Рассмотреть различные примеры применения каналов передачи
Отработка навыков работы с информацией:
формирование умений и навыков поиска нужной информации.
развивать познавательный интерес, творческую активность учащихся;
развивать дружеское и деловое общение учащихся в совместной работе.
воспитывать интерес к предмету, внимательность, дисциплинированность.
Тип урока: изучение и первичное закрепление знаний.
Оборудование: ПК, проектор, экран, презентация «Передача информации»
Виды работы: беседа, работа с учебником, самостоятельная работа учащихся.
Постановка цели урока.
Изучение нового материала.
Подведение итогов урока.
Постановка домашнего задания.
Ход урока:
– Здравствуйте, ребята, садитесь. Я очень рада вас видеть. Сегодня мы переходим к изучению новой главы «Коммуникационные технологии»
При общении происходит передача информации.
И так тема нашего урока «Передача информации» (Слайд 1)
III. Постановка цели урока
Приступим к изучению нового материала. Тему урока запишите в тетрадь.
Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с технологией «Передачи информации», как осуществляется этот процесс, поиграем в деловую игру, выслушаем экспертов и решим проблемные задачи.
I V. Изучение нового материала.
Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информации (источник), канал передачи информации и получателя информации(приёмник) (Слайд 2). Если производится двусторонний обмен информацией, то отправитель и получатель информации могут меняться ролями. Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность(скорость передачи информации). Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени. Обычно пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с. Однако иногда в качестве единицы используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/с и Мбайт/с. Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи информации такие же, как между единицами измерения количества информации ( Слайд 3 )
Эффективность связи зависит от следующих характеристик (параметров) каналов связи: ( Слайд 4)
• Пропускной способности (скорость передачи данных), измеряемой количеством бит информации, переданной по сети в секунду;
• Надежности – способности передавать информацию без искажений и потерь;
• Возможности расширения (подключения новых компьютеров и устройств).
Сейчас мы рассмотрим основные характеристики различных каналов связи, в этом мне помогут эксперты (дети выступают с презентациями по кабельным каналам, беспроводным каналам, радиоканалам, оптоволоконным каналам).
Сопоставление возможностей различных технологий передачи данных представлено на рис.1. Радиоканалы покрывают диапазон от десятков килобит в секунду до десятков мегабит в сек.
Рис. 1. Сравнение возможностей скрученной пары, коаксиального кабеля, много- и одномодовых волокон
Кабельные каналы связи
Кабельные каналы для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми. Да и сегодня по суммарной длине они превосходят даже спутниковые каналы. Основную долю этих каналов, насчитывающих многие сотни тысяч километров, составляют телефонные медные кабели. Эти кабели содержат десятки или даже сотни скрученных пар проводов. Полоса пропускания таких кабелей обычно составляет 3-3,5 кГц при длине 2-10 км. Эта полоса диктовалась ранее нуждами аналогового голосового обмена в рамках коммутируемой телефонной сети. C учетом возрастающих требованиям к широкополосности каналов скрученные пары проводов пытались заменить коаксиальными кабелями, которые имеют полосу от 100 до 500 МГц (до 1 Гбит/с), и даже полыми волноводами. Именно коаксиальные кабели стали в начале транспортной средой локальных сетей ЭВМ
Оптоволоконные каналы и беспроводные оптические связи
В 1990 году Линн Моллинер (Bellcore) продемонстрировал передачу данных со скоростью 2,5Гбит/c на расстояние 7500 км (без промежуточных усилителей сигнала) В 1990 году в США суммарная протяженность оптических волокон составляла около 9000000 км.
Рис. 3. Сечение оптоволоконного кабеля
Существует несколько типов оптических волокон, обладающих различными свойствами. Они отличаются друг от друга зависимостью коэффициента преломления от радиуса центрального волокна. На рис. 4 показаны три разновидности волокна (А, Б и В). Буквами А и Б помечен мультимодовый вид волокон. Тип Б имеет меньшую дисперсию времени распространения и по этой причине вносит меньшие искажения формы сигнала. По сравнению с медными проводами оптоволоконные кабели несравненно легче. Так одна тысяча скрученных пар при длине 1 км весит 8 тонн, а два волокна той же длины, обладающие большей пропускной способностью, имеют вес 100кг. Это обстоятельство открывает возможность укладки оптических кабелей вдоль высоковольтных линий связи, подвешивая или обвивая их вокруг проводников.
Рис. 4. Разновидности оптических волокон,
отличающиеся зависимостью коэффициента преломления от радиуса
Чем больше мод, тем больше дисперсионное искажение формы сигнала. Одномодовое волокно позволяет получить полосу пропускания в диапазоне 50-100 ГГц-км.
Соединители для оптических волокон имеют обычно конструкцию, показанную на рис. 5, и изготовляются из керамики. Потеря света в соединителе составляет 10-20%. Для сравнения сварка волокон приводит к потерям не более 1-2%. Существует также техника механического сращивания волокон, которая характеризуется потерями около 10% (splice). Оптические аттенюаторы для оптимального согласования динамического диапазона оптического сигнала и интервала чувствительности входного устройства представляют собой тонкие металлические шайбы, которые увеличивают зазор между волокном кабеля и приемником.
Рис. 5. Схема оптического разъема
Если длина волокна должна быть велика из-за расстояния, которое нужно перекрыть, а потребителей по дороге нет, приходится ставить промежуточные усилители сигнала (см. рис. 6, присутствие ЭВМ необязательно).
Рис.6. Промежуточный волоконный усилитель
Беспроводные оптические каналы
Для стационарных каналов оптоволоконный кабель не имеет конкурентов. Но при формировании каналов в городе, где требуется лицензия на прокладку и разрешение для использования канализации, все становится не так просто. При расстояниях до 1-5 км во многих случаях становятся привлекательны каналы с открытым лазерным лучом. Ниже приведена таблица, где сравниваются параметры различных беспроводных систем.
Беспроводные телекоммуникационные системы
Принципиально новые возможности открыло изобретение инфракрасных лазеров. Лазер генерирует слабо расходящийся в воздухе пучок света (диаметр порядка 1 мм). Это позволяет осуществлять передачу открытым лучом на относительно большое расстояние (до 10 км). Но это же свойство луча создает и определенные проблемы. В атмосфере от горячих предметов поднимаются вверх конвекционные потоки горячего воздуха, варьирующие коэффициент преломления. Многие наблюдали это явление над шоссе жарким летним днем, когда идущая впереди машина как бы отрывается от земли и парит в колышущемся мареве. Это же явление лежит в основе появления миражей. Следует также учитывать, что солнце создает поток излучения в инфракрасной области не меньше, чем в видимой области. Оптические каналы предполагают использование двух параллельных лучей, по одному для каждого направления передачи, смотри рис. 7. Диаметр чувствительной поверхности детектора обычно не превышает 1 мм.
Чтобы исключить влияние конвективных воздушных потоков от разогретой поверхности крыши обычно используют дефокусировку пучка, чтобы даже при отклонении оси пучка пятно засветки не покидало чувствительную область детектора. Этот метод предполагает, что имеется избыток световой мощности передающего лазера.
По этой причине, а также из-за поглощения луча дождем и туманом, каналы связи с открытым лазерным пучком широкого применения не находят. Но иногда из-за отсутствия нужных кабельных каналов, или из-за возражений телефонных компаний, открытый луч может оказаться полезным для организации связи между не слишком удаленными зданиями. Открытый луч предоставляет достаточно высокий уровень безопасности, так как для перехвата сообщений нужно “дотянуться” до пучка. Да и обнаружить инфракрасный луч без специальных средств не так легко.
Главным преимуществом варианта с открытым лазерным лучом является отсутствие необходимости лицензирования или получения специальных разрешений для прокладки кабеля, в условиях РФ этим обстоятельством не следует пренебрегать.
Но земная атмосфера является плохой средой для распространения света. По этой причине только разработка кремниевых волокон с низким коэффициентом поглощения в инфракрасном диапазоне (
Сопоставляя возможности спутниковых каналов с оптоволоконными, следует учитывать, что одна волоконная пара обладает пропускной способностью больше, чем все запущенные до сих пор телекоммуникационные спутники.
Беспроводные (радио) каналы и сети
Применение электромагнитных волн для телекоммуникаций имеет уже столетнюю историю. В 1864 году Дж. Максвелл теоретически показал, что вокруг проводника с переменным током должно возникать переменное электромагнитное поле, распространяющееся со скоростью света. В 1886-89 годах Г. Герц экспериментально показал существование электромагнитных волн. А. С. Попов развил идеи Герца и в 1895 году продемонстрировал свой грозоотметчик. Первые радиопередатчики были построены и запатентованы Маркони и Слаби. Так появилась радиосвязь. В начале для радиосвязи использовались схемы на основе азбуки Морзе. Позднее по мере совершенствования техники и улучшения избирательной способности приемников появилась возможность голосовой связи. Это изобретение стало основой радиолокации, мобильной связи, телевидения, радиорелейных и спутниковых (первый геостационарный коммуникационный спутник заработал в 1965 году) коммуникаций. Впечатляющие успехи здесь достигнуты в связи с применением цифровых методов, например, методики мультиплексирования CDMA (Code Division Multiple Access). В перспективе только радио (из числа современных технологий) может обеспечить межпланетные связи. Лазерные методы пригодны пока для ограниченных расстояний, максимум до Луны.
Большинство каналов работают на частотах от 100 до 900 МГц. Радиоволны в этом диапазоне не способны огибать препятствия и по этой причине гарантируют надежный прием лишь при непосредственной видимости между антеннами передатчика и приемника. Кривизна земли является естественным ограничителем максимального радиуса надежного приема телевизионного сигнала. Телевидение высокого разрешения, идущее на смену традиционному, требует еще большей полосы и частот. На подходе также и стерео телевидение. Телевидения стало основой и видео-телефонии. В городах телевизионный сигнал чаще передается по оптоволоконным кабелям.
В 50-х годах прошлого века началось развитие вычислительной техники и микроэлектроники, качественно поменявших все направления телекоммуникаций. Чтобы увеличить пропускную способность канала связи можно расширять его полосу или улучшать отношение сигнала к шуму Первое, что приходит в голову, это увеличение амплитуды сигнала (). Пока в электронике царили вакуумные лампы такие и даже большие амплитуды были с технической точки зрения вполне возможны, хотя вряд ли рациональны. Но после внедрения полупроводниковых приборов такие уровни сигналов стали совершенно недопустимы.
Сфера телекоммуникаций всегда сильно зависела от уровня развития технологий. Начиналось все с электромеханических устройств, но современное цифровое телевидение и Интернет немыслимы без использования новейших достижений микроэлектроники.
Человечество во все времена использовало не слишком надежную технику, не очень высококачественные средства телекоммуникаций и достаточно несовершенные процедуры. В настоящее время вычислительные машины во много раз надежнее, чем 40 лет назад, каналы связи заметно сократили частоту ошибок при передаче, только удельное число ошибок на одну программу, похоже осталось неизменным.
Но никогда жизнь человека не зависела так сильно от не слишком надежной техники и программ, как сегодня. Все, начиная с мобильного телефона, систем жизнеобеспечения в больнице, платежных средств, управления транспортными потоками и кончая Интернетом, использует изощренные вычислительные средства и программы, связанные друг с другом посредством каналов связи конечной надежности.
Сейчас, как никогда, нужно научиться, работая с ненадежной техникой, с программами, содержащими ошибки, и с каналами, которые регулярно допускают ошибки, добиваться достаточно надежного и достоверного результата, чтобы выжить.
Люди накопили большой опыт в этой области. Если вы что-то не расслышали из-за шума, вы просите повторить сказанное (современные телекоммуникационные средства используют аналогичный алгоритм). Для повышения надежности в каналах используется контроль по четности и избыточные коды для коррекции ошибок. Там где нужна повышенная надежность вычислений, применяются два вычислителя. Результат воспринимается лишь при идентичных результатах расчета. Но это не поможет, если на обоих вычислителях используются программы, содержащие идентичные ошибки. Можно, конечно, поручить написание программ двум разным фирмам, но это слишком дорого и не всегда возможно.
В такой ситуации время от времени возникает мысль выработать единый стандарт, которому бы следовали все разработки (оборудования и программ), чтобы они могли работать друг с другом. При этом может приводиться пример сети Интернет. Именно благодаря стандартизации протоколов эта сеть стала всемирной.
Спектр используемых волн делится на ряд диапазонов, приведенных в таблице 2.
Чтобы избежать всеобщего хаоса, было заключено международное соглашение, которое регламентирует использование частот различными странами для определенных целей. В 1991 году ITU-R (Международный Телекоммуникационный союз) распределил частоты для переносных переговорных устройств. Но в США к тому времени уже использовалось достаточно большое число таких приборов, и их хозяева не согласились тратиться на их перенастройку. С тех пор такие устройства, изготовленные в США, не работают в Европе или Азии и наоборот.
Далее следуют диапазоны видимого света, ультрафиолета, рентгеновских и гамма-лучей. Диапазоны часто, используемые различными каналами связи показаны на рис. 8.
Рис. 8. Диапазоны частот различных телекоммуникационных каналов.
Кроме уже указанных примеров перспективным полем применения радиомодемов могут стать “подвижные ЭВМ”. Сюда следует отнести и ЭВМ бизнесменов, клиентов сотовых телефонных сетей, и все случаи, когда ЭВМ по характеру своего применения подвижна, например, медицинская диагностика на выезде, оперативная диагностика сложного электронного оборудования, когда необходима связь с базовым отделением фирмы, геологические или геофизические исследования и т.д.
Радиомодемы позволяют сформировать сеть быстрее (если не считать времени на аттестацию оборудования, получение разрешения на выбранную частоту и лицензии на использование данного направления канала). В этом случае могут стать доступными точки, лишенные телефонной связи (что весьма привлекательно для условий России). Подключение объектов к центральному узлу осуществляется по звездообразной схеме. Заметное влияние на конфигурацию сети оказывает ожидаемое распределение потоков информации. Если все объекты, подключенные к узлу, примерно эквивалентны, а ожидаемые информационные потоки не велики, можно в центральном узле обойтись простым маршрутизатором, имеющим достаточное число последовательных интерфейсов.
Применение радио-бриджей особенно выигрышно для организаций, имеющих здания, отстоящие друг от друга на несколько километров. Возможно использование этих средств связи и для подключения к сервис-провайдеру, когда нужны информационные потоки до 2 Мбит/с (например, для проведения видео конференций). Если расстояния не велики (
Рис. 9 Схема подключения объектов через радио-бриджи с помощью всенаправленной антенны
Все соединяемые объекты (А, Б, В, и Г) должны быть оснащены радио-бриджами. Такая схема подключения эквивалентна с одной стороны кабельному сегменту Ethernet, так как в любой момент времени возможен обмен лишь между двумя объектами; с другой стороны радио-бриджи А, Б, В и Г логически образуют много портовый бридж (или переключатель), что исключает загрузку локальных сетей объектов “чужими” пакетами. Модификации таких схем связи позволяют строить телекоммуникационные системы по схеме сотовых телефонных сетей.
При построении каналов на основе радиорелейных систем или радио-бриджей следует учитывать возможность их взаимного влияния (см. рис. 3.3.6). Проектируя такие каналы в городе и используя направленные параболические антенны, нужно учитывать возможные помехи от зданий и профиля местности.
Предельные расстояния для радио каналов приводятся поставщиками в предположении, что в пределах первой зоны Френеля каких-либо физических помех нет. Абсолютное ограничение дальности связи радиорелейных каналов накладывает кривизна земли, смотри рис. 10. Для частот выше 100 МГц волны распространяются прямолинейно (рис. 10.А) и, следовательно, могут фокусироваться. Для высоких частот (ВЧ) и УВЧ земля поглощает волны, но для ВЧ характерно отражение от ионосферы (рис. 10 Б), что сильно расширяет зону вещания (иногда осуществляется несколько последовательных отражений), но этот эффект неустойчив и сильно зависит от состояния ионосферы.
При построении длинных радиорелейных каналов приходится ставить ретрансляторы. Если антенны размещены на башнях высотой 100 м расстояния между ретрансляторами может составлять 80-100 км.
4-го октября 1957 года в СССР был запущен первый искусственный спутник земли, в 1961 году в космос полетел Ю. А. Гагарин, а вскоре на орбиту был выведен первый телекоммуникационный спутник “Молния”, так началась космическая эра коммуникаций. Первый в РФ спутниковый канал для Интернет (Москва-Гамбург) использовал геостационарный спутник “Радуга” (1993).
Самостоятельная работа. У детей карточки с заданиями, которые они должны выполнить, прослушав материал экспертов.
1. Вы работаете в шахте, под землёй, на расстоянии 3 км. Каким каналом связи вы воспользуетесь чтобы связаться с поверхностью?
2. Вам нужно организовать локальную сеть в 3-х этажном здании школы (подведены все коммуникации). Каким каналом связи вы воспользуетесь?
4. Вы находитесь на территории крупного секретного завода, цеха которого располагаются в радиусе 3 км. Каким образом можно организовать сеть, соединяющую все цеха и административное здание без утечки информации. Каким каналом связи вы воспользуетесь?
А) оптоволоконные линии
Б) телефонные линии
Г) спутниковая связь
Д) бе c проводная связь Wi – Fi
З) коаксиальный кабель
1. Вы работаете на насосной станции разреза «Коркинский», на глубине 450 м. Каким каналом связи вы воспользуетесь, чтобы связаться с управлением шахты?
2. Вам предстоит организовать сеть из 10 компьютеров в здании являющимся исторической ценностью. Каким каналом связи вы воспользуетесь?
3. Вы находитесь на территории крупного завода, цеха которого располагаются в радиусе 5 км. Каким образом можно организовать сеть, соединяющую все цеха и административное здание. Каким каналом связи вы воспользуетесь?
4. Вы европейский бизнесмен, уезжаете в отпуск в Австралию, хотите быть в курсе дел вашей компании. Каким каналом связи вы воспользуетесь?
5. Вы хотите организовать свою компанию кабельного телевидения. Какой канал связи вы будете использовать для подключения абонентов к сети кабельного телевидения?
А) оптоволоконные линии
Б) телефонные линии
Г) спутниковая связь
Д) бе c проводная связь Wi – Fi
З) коаксиальный кабель
V. Итоги урока.
Наш урок подошел к концу. Что нового вы сегодня узнали на уроке и чему научились?
VI. Рефлексия.
Я предлагаю оценить себя самостоятельно (говорю правильные ответы). Оценки за урок
VI I . Постановка домашнего задания.
Параграф 3.1 Задание 3.1.
1. Дональд Дж. Стерлинг, Волоконная оптика. Техническое руководство. Изд. “ЛОРИ, Москва, 1998 а также Дж. Гауэр, Оптические системы связи. Москва, “Радио и связь”, 1989)