Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech

Подписаться через RSS2Email.ru

Что представляет собой теория связи

Поскольку средств дистанционной коммуникации много, начиная от голубиной почты и заканчивая Skype, то и теория связи — весьма комплексное понятие. Однако излагать мы её не станем даже вкратце, просто опишем, какие вопросы она изучает, с чем имеет дело, для чего нужна и приносит ли хоть какую-то практическую пользу.

Конечно, в первую очередь нас интересуют области, имеющие отношение к компьютерным технологиям.

Как всё началось

Люди пользовались связью тысячи лет, но делали это примитивно: писали письма и отправляли гонцов. Настоящий прогресс начался в девятнадцатом веке, когда были придуманы телеграф, телефон и радио. В двадцатом веке — телевидение, компьютеры и интернет. То есть, действительно эффективная и быстрая коммуникация отождествляется с появлением электросвязи.

В 1948-м году американский инженер Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon) опубликовал эпохальный труд «Математическая теория связи», в коем попытался подвести научную основу под вышеупомянутую электросвязь. Как передавать и хранить информацию, как её обрабатывать, шифровать и кодировать.

Мистер Шеннон ввёл понятие минимального объёма информации — бит. Связные системы по сей день разрабатываются с учётом принципов, сформулированных учёным. Значит, рассмотрим его наследие поближе.

Суть теории

Во-первых, каналы связи обладают ограниченной пропускной способностью. Так было в середине прошлого века, такой ситуация является и сейчас. Поэтому из сигнала сначала вырезается избыточность, и только потом он каким-либо образом кодируется для передачи.

Что такое избыточность? Капитан Очевидность подсказывает: всё то, без чего можно обойтись. Изображение необязательно формировать из всех шестнадцати с лишним миллионов оттенков, доступных человеческому глазу. Достаточно передавать комбинации, в которых смешиваются красный, синий и зелёный, формируя разные цвета.

Звук тоже необязательно транслировать во всём слышимом диапазоне от 20 до 20 000 герц, он неплохо воспринимается с частотным «потолком» в 15 000 Гц. И даже гораздо меньше, если это только речь.

Во-вторых, мы живём в невидимом электромагнитном океане, где помехи бывают естественными (солнечная активность, магнитные бури, грозы) и индустриальными (много чего понастроили). Поэтому желательно разрабатывать и применять помехозащищённое кодирование передаваемого сигнала.

К примеру, амплитудная модуляция практически не защищена (диапазоны AM на вашем приёмнике, короткие, средние и длинные волны). Треск в динамике слышен, когда сосед включает пылесос.

Частотная модуляция (аналоговое телевидение, радио FM) гораздо более устойчива, однако если рядом с приёмником включить фен или электрическую кофемолку, помехи всё равно будут.

Ну а цифровой сигнал — пока что высшая ступень эволюции. Хотя помехи тоже могут затруднить передачу пакетов с данными, но получается всё равно лучше.

В-третьих, есть такое понятие как шум. Вызван он необязательно одними лишь помехами на линиях передачи, потому что его способно генерировать само оборудование. К примеру, в паузах между музыкальными композициями можно услышать шипение мощного усилителя.

Так вот, чем шире канал, чем больше информации по нему пытаются передать, тем больше в нём шума. Когда сигнал неизбежно начинает искажаться, это означает, что достигнут допустимый предел. Он называется «порог Шеннона». Учёный сформулировал по этой теме одну из своих теорем.

К чему всё привело

Слава Шеннона лишила покоя многих специалистов, и они как с цепи сорвались. Теория связи начала стремительно расширяться, углубляться и всячески разбухать. Появились отдельные разделы о кодировании, модуляциях, способах передачи, методах шифрования, всевозможных алгоритмах etc.

Между тем, суть осталась прежней. Голос в мобильном телефоне, который вы слышите, передаётся в соответствии с изначальной концепцией: диапазон звуковых частот перед передачей (при кодировании) сужается. Избыточность вырезана и из mp3-файлов, которые вы получаете по сети. Из видео — тоже.

Справедливости ради следует отметить, что кардинальные и полезные новшества всё же появились. Одно из них — мобильная технология третьего поколения, известная как 3G и используемая для доступа к интернету.

Инженеры подумали примерно так: «Если в широких, скоростных каналах никак не избежать обилия шума, то давайте превратим его в полезные данные!» И начали кодировать сигналы, запуская их в эфир именно как цифровой шум. Мол, пусть каждый абонент вылавливает из этого моря то, что предназначено ему (другие раскодировать не могут). И получилось довольно неплохо.

Резюмируем

Итак, теория связи рассматривает, в основном, такие понятия как:

  1. источник информации, передатчик в любом его проявлении;
  2. обработка сигнала до передачи, для передачи, во время приёма, после оного;
  3. каналы связи;
  4. приёмник информации, тоже какой угодно, хоть радио на батарейках, хоть смартфон со Skype на борту;
  5. математические, физические, технологические, программные и прочие научные основы осуществления всего вышеперечисленного.

Много? Да, много, даже при таком весьма кратком, обобщённом описании. Поэтому будущему связисту для начала нужно выбрать конкретную специализацию. Можно стать специалистом по компьютерным сетям, радиоинженером-телевизионщиком, конструктором спутникового оборудования — профессий в этой сфере полно, и все они востребованы.

Автор: vanilinkin, специально для xBB.uz, 24.09.2012


Предыдущие публикации:

Биржа долевых инвестиций SIMEX.

Последнее редактирование: 2012-09-24 14:33:02

Метки материала: связь, теория, теория связи, электросвязь, передача данных, икт, коммуникационные технологии, информационно-коммуникационные технологии, радиотехника и электроника, технологии и системы связи, коммуникационные технологии икт, электротехника и электроника


1 комментарий

07.04.2016 11:36:46 #
Mozilla Firefox Гость Anonim
Спасибо, мне помогло, довольно-таки информативно.

Оставьте, пожалуйста, свой комментарий к публикации

Представиться как     Антибот:
   

Просьба не постить мусор. Если вы хотите потестить xBB, воспользуйтесь кнопкой предварительного просмотра на панели инструментов xBBEditor-а.


© 2007-2017, Дмитрий Скоробогатов.
Разрешается воспроизводить, распространять и/или изменять материалы сайта
в соответствии с условиями GNU Free Documentation License,
версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной FSF,
если только иное не указано в самих материалах.