Компьютерлік желілерде ақпаратты беру немесе қабылдау процестері белгілі бір уақыт белгілеріне байланысты болуы мүмкін, яғни. процестердің бірі басқа процестен деректерді алғаннан кейін ғана басталуы мүмкін. Мұндай процестер синхронды деп аталады.
Бұл байланысы жоқ процестер асинхронды деп аталады.
Байланыс арналары бойынша ақпаратты жіберу кезінде желілер ақпараттық пакеттер деп аталады, олар мыналарды қамтиды:
Преамбула – қабылдаушы тарапқа қабылдауға дайындалуға мүмкіндік беретін синхрондау биттерінің жиынтығы;
таратқыш пен қабылдағыштың мекенжайлары жазылған мекенжай бөлігі,
қызмет - көмекші бөлік,
берілетін ақпарат жазылатын ақпараттық аймақ,
пакеттің дұрыс қабылданғанын растайтын бақылау сомасы.
Сурет Желі ақпарат пакетінің көрінісі
Мұндай ақпарат пакеті желілік ақпарат пакеті деп аталады.
Пакеттегі әрбір өрістің өлшемі желі параметрлеріне байланысты өзгереді.
Мысалы: ұзындығы 3 бит болатын мекенжай өрісі тек 8 түрлі құрылғыны адрестеуге мүмкіндік береді, ал 16 биттік мекенжай өрісі 2-ден 16 құрылғыға дейін адрестеуге мүмкіндік береді. Ақпараттық аймақтың көлемі неғұрлым үлкен болса, пакеттегі пайдалы және қызметтік ақпарат көлемінің арақатынасы соғұрлым жақсы болады. Дегенмен, желіде кедергінің жоғары деңгейі болса, қысқа ақпарат өрістері жақсырақ, өйткені ақпараттың бұрмалану ықтималдығы төмендейді.
Синхронды жіберу кезінде ақпарат блоктарда беріледі, олар арнайы басқару символдарымен жиектеледі. Синхронды беріліс жоғары жылдамдықты және дерлік қатесіз. Ол компьютерлік желілердегі компьютерлер арасында хабарлама алмасу үшін қолданылады. Синхронды беріліс қымбат жабдықты қажет етеді.
Асинхронды беру кезінде деректер байланыс арнасына биттердің тізбегі ретінде беріледі, олардан қабылдау кезінде кейінгі өңдеу үшін байттарды таңдау қажет. Ол үшін әрбір байт оларды жіберу ағынынан бөлуге мүмкіндік беретін бастау және тоқтату биттерімен шектеледі. Асинхронды беріліс қымбат жабдықты қажет етпейді және компьютерлік өзара әрекеттесу кезінде компьютерлік желіде диалогты ұйымдастыру талаптарын қанағаттандырады.
Желілік жабдық
Желіні құру үшін сәйкес жабдық пен байланыс желісі (канал) қажет. Атап айтқанда, желідегі әрбір компьютерге желілік адаптер орнатылуы керек.
Желілік адаптер (желі картасы) деректерді тасымалдауға қатысты кейбір негізгі функцияларды орындауға бағдарламаланған
Желілік адаптер процессормен компьютердің порттарымен сәйкестендірілетін кірістерін пайдаланып әрекеттеседі. Желілік адаптер порттарға келетін пәрмендермен басқарылады, содан кейін өзі байланыс арналары арқылы берілетін басқару хабарламаларын жасайды, мысалы, серверге сұраныстар. Желілік адаптер қосылған байланыс арнасы арқылы жіберілетін барлық хабарламаларды қабылдайды және олардың ішінен тек берілген компьютерге жіберілгендерді таңдайды. Алынған хабар процессор осы хабарламаны қабылдау пәрменін бергенше желі адаптерінің буферінде сақталады. Егер хабарлама желілік адаптер арқылы жіберілетін болса, ол желі беруінде үзіліс болғанша арнайы буферде күтеді, содан кейін хабарлама байланыс арнасы арқылы жіберіледі. Желілік адаптер хабардың желі арқылы дұрыс жіберілгенін де тексереді және сәтсіз болса, хабарламаны қайталайды.
Желілік адаптер компьютердің аналық платасындағы кеңейту ұяшығына салынған. Кірістірілген желілік адаптері бар аналық платалар бар. Желілік адаптерлер өнімділігімен (деректерді беру жылдамдығы) және сәйкесінше құны бойынша ерекшеленеді. Мысалы, 50-ге дейін ДК бар желі үшін әдетте Ethernet класындағы арзан адаптерлер қолданылады.
Жақында сымсыз желілер пайда бола бастады, мәліметтерді тасымалдау ортасы радиоарна болып табылады. Мұндай желілерде компьютерлер бір-бірінен қысқа қашықтықта орнатылады: бір немесе бірнеше көрші бөлмелердің ішінде.
Байланыс арнасы бойынша цифрлық ақпаратты беру үшін разрядтар ағынын аналогтық сигналдарға түрлендіру қажет, ал байланыс арнасынан компьютерге ақпаратты қабылдау кезінде қарама-қарсы әрекетті орындау – аналогтық сигналдарды компьютердің биттердің ағынына түрлендіру. өңдей алады. Мұндай түрлендірулер арнайы құрылғы – модем арқылы жүзеге асырылады.
Модем – ақпараттық сигналдарды компьютерден байланыс арнасына беру және байланыс арнасынан компьютерге қабылдау кезінде оларды модуляциялайтын және демодуляциялайтын құрылғы.
Компьютерлік желінің ең қымбат құрамдас бөлігі мыналарды қолдану арқылы ұйымдастырылатын байланыс арнасы болып табылады:
- Желілік кабельдер (әдетте бір ғимарат ішінде);
- Радиореле (сымсыз);
- Талшықты-оптикалық немесе телефон кабельдері (қала, облыс шегінде);
- Спутниктік байланыс (ел ішінде, континенттерде, әлемде).
Бірқатар компьютерлік желілерді құру кезінде олар бірнеше ішкі байланыс арналарын бір сыртқыға ауыстыру арқылы байланыс арналарын үнемдеуге тырысады.
Коммутация функцияларын орындау үшін арнайы құрылғылар – хабтар қолданылады.
Концентратор (HUB) – жиілікті бөлу арқылы бірнеше байланыс арналарын бір арнаға ауыстыратын құрылғы. Коммутация – қосылу.
Хаб орталықтандырылған қосылуды және компьютерлерді желіден ажыратуды қамтамасыз етеді. Ол жекелеген жүйелер ажыратылған немесе істен шыққан кезде желінің функционалдығын сақтауға мүмкіндік береді. Хабтың артықшылықтары желіге қосылған жүйелердің саны артқан сайын көріне бастайды. (Симонович 2007 ж. 252 б.)
Желінің ұзындығын ұлғайту үшін арнайы құрылғылар - қайталағыштар қолданылады. Қайталау құрылғысы – сигналды тасымалдаудың физикалық ортасының осы түрімен қамтамасыз етілгеннен үлкен қашықтыққа жіберу кезінде оның пішіні мен амплитудасының сақталуын қамтамасыз ететін құрылғы. Жергілікті және қашықтағы қайталағыштар бар. Жергілікті қайталағыштар 50 м-ге дейінгі қашықтықта орналасқан желі фрагменттерін, ал қашықтағы қайталағыштарды - 2000 м-ге дейін қосуға мүмкіндік береді.(Макарова, 232)
Қайталағыш сигналды үш көшірмеден көп көшіру қажет болған жағдайда да қолданылады, оны бір уақытта күшейту керек.
Желілерде қолданылатын байланыс арналары әртүрлі физикалық сипаттамаларға ие болуы мүмкін. Байланыс кабелі тар және кең жиілікті болуы мүмкін: тар жиілікті кабель тек бір сигналды (бір жиілікті), ал кең жиілікті кабель бірнеше сигналдарды бір уақытта беру үшін әртүрлі жиіліктерді тасымалдай алады. Кең жолақты тарату цифрлық мәліметтерді, кескінді және дыбысты бір арнада тасымалдауға мүмкіндік береді, бұл қазіргі мультимедианың қажетті талабы. Талшықты-оптикалық кабель бір-біріне кедергі жасамай, бір уақытта көптеген сигналдарды тасымалдайды.
Егер байланыс арнасы бойынша беріліс тек бір бағытта жүрсе, онда мұндай байланыс симплекс деп аталады.
Жартылай дуплексті байланыс арнасы кез келген бағытта, бірақ кез келген уақытта кез келген бір бағытта жіберуге мүмкіндік береді.
Дуплексті байланыс – екі бағытта тұрақты беріліс
(Макарова, 211 б.) Егер компьютерлік желінің барлық абоненттері бірдей жиіліктегі арна бойынша мәліметтерді тарататын болса, мұндай арна тар жолақты (бір жиіліктен өтеді) деп аталады. Тар жолақты әдіс тек цифрлық ақпаратты беруге мүмкіндік береді, кез келген уақытта тек екі пайдаланушының тасымалдау ортасын пайдалана алуын қамтамасыз етеді және шектеулі қашықтықта (1000 М) қалыпты жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге бұл жіберу әдісі мәліметтер алмасудың жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді – 10 Мбит/с дейін. Жергілікті желілердің басым көпшілігі тар жолақты беруді пайдаланады.
Егер әрбір абонент бір арнаны пайдаланып өз жиілігі бойынша жұмыс істесе, онда мұндай арна кең жолақты деп аталады (көп жиіліктерден өтеді). Кең жолақты арналарды пайдалану олардың санын үнемдеуге мүмкіндік береді, бірақ деректер алмасуды басқару процесін қиындатады.
Цифрлық деректерді берудің аналогтық әдісі бір арнада әртүрлі тасымалдаушы жиіліктегі сигналдарды пайдалану арқылы кең жолақты таратуды қамтамасыз етеді.
Оқылатын мақалалар:
Ақпаратты беру әдістері
Адамзат дамуы ешқашан біркелкі болған емес, тоқырау кезеңдері мен технологиялық серпілістер болды. Қорлардың тарихы да осылай дамыды.Бұл мақалада осы саладағы қызықты деректер мен жаңалықтар тарихи ретпен берілген. Таңғажайып, қазіргі қоғам өзінің өмір сүруін бүгінсіз елестете алмайтын нәрсені ХХ ғасырдың басында адамзат мүмкін емес және фантастикалық және жиі абсурд деп санады.
Дамудың басында
Ежелгі дәуірден бастап біздің дәуірімізге дейін адамзат ақпарат берудің негізгі құралы ретінде дыбыс пен жарықты белсенді түрде пайдаланды, оларды қолдану тарихы мыңдаған жылдардан басталады. Біздің ежелгі ата-бабаларымыз өз тайпаластарын қауіп туралы ескерткен немесе оларды аңға шақыратын әртүрлі дыбыстардан басқа, жарық алыс қашықтыққа маңызды хабарларды жеткізуге мүмкіндік болды. Ол үшін сигналдық оттар, алаулар, жанып тұрған найзалар, жебелер және басқа да құралдар пайдаланылды. Қауіп-қатер адамдарды таң қалдырмау үшін ауылдардың айналасына сигналдық оттары бар күзет бекеттері салынды. Тасымалдауды қажет ететін ақпараттың әртүрлілігі кодтардың бір түрін және барабандар, ысқырықтар, гонгтар, жануарлар мүйіздері және т.б. сияқты қосалқы техникалық дыбыс элементтерін қолдануға әкелді.
Телеграфтың прототипі ретінде теңізде кодтарды пайдалану
Кодтау суда қозғалған кезде ерекше дамыды. Адам алғаш рет теңізге шыққанда алғашқы маяктар пайда болды. Ежелгі гректер хабарларды хат арқылы жеткізу үшін алаудың белгілі комбинацияларын қолданған. Теңізде әртүрлі пішіндер мен түстердегі сигналдық жалаулар да қолданылды. Осылайша, жалаулардың немесе шамдардың арнайы позициялары арқылы әртүрлі хабарламаларды жіберуге болатын семафор сияқты тұжырымдама пайда болды. Бұл телеграфтың алғашқы әрекеттері болды. Кейін зымырандар пайда болды. Ақпаратты тасымалдау құралдарының даму тарихы бір орында тұрмағанына және таңғажайып эволюцияның алғашқы дәуірден бері болғанына қарамастан, көптеген елдерде және өмірдің салаларында бұл байланыс құралдары әлі де маңыздылығын жойған жоқ.
Ақпаратты сақтаудың алғашқы әдістері
Дегенмен, адамзат тек ақпаратты беру құралдарымен ғана айналысқан жоқ. Оны сақтау тарихы да ерте заманнан басталады. Бұған әртүрлі ежелгі үңгірлердегі жартастағы суреттер мысал бола алады, өйткені олардың арқасында ежелгі дәуірдегі адамдар өмірінің кейбір аспектілерін бағалауға болады. Ақпаратты есте сақтау, жазу және сақтау әдістері дамып, үңгірлердегі сызбалар сына жазуымен, кейін иероглифтермен, ең соңында жазумен ауыстырылды. Дәл осы сәттен бастап жаһандық масштабта ақпарат беру құралдарын жасау тарихы басталады деп айта аламыз.
Жазудың өнертабысы адамзат тарихындағы алғашқы ақпараттық революция болды, өйткені ол білімді жинақтау, тарату және болашақ ұрпаққа жеткізу мүмкін болды. Жазу оны басқалардан бұрын игерген өркениеттердің мәдени және экономикалық дамуына қуатты серпін берді. 16 ғасырда ақпараттық төңкерістің жаңа толқыны болған баспа өнері ойлап табылды. Ақпаратты үлкен көлемде сақтау мүмкін болды және ол қол жетімді болды, нәтижесінде «сауаттылық» ұғымы кеңірек тарады. Бұл адамзат өркениетінің тарихындағы өте маңызды сәт, өйткені кітап бір елдің ғана емес, бүкіл әлемнің меншігіне айналды.
Пошта хабарламасы
Пошта байланыс құралы ретінде жазуды ойлап тапқанға дейін де қолданыла бастады. Хабаршылар бастапқыда ауызша хабарлар жеткізген. Дегенмен, хабарлама жазу мүмкіндігінің пайда болуымен байланыстың бұл түрі сұранысқа ие болды. Хабаршылар әуелде жаяу, кейін ат үстінде болды. Дамыған ежелгі өркениеттерде эстафеталық жарыс принципіне негізделген жақсы қалыптасқан пошта қызметі болды. Алғашқы пошта қызметі Ежелгі Египет пен Месопотамияда пайда болды. Олар негізінен әскери мақсатта пайдаланылды. Мысырдың пошта жүйесі алғашқылардың бірі және жоғары дамыған, тасымалдаушы көгершіндерді алғаш рет мысырлықтар пайдалана бастады. Кейіннен пошта басқа өркениеттерге тарай бастады.
Ақпаратты беру көзден ақпарат алушыға (алушыға) жүреді. Дереккөзақпарат кез келген нәрсе болуы мүмкін: тірі немесе жансыз табиғаттың кез келген объектісі немесе құбылысы. Ақпаратты беру процесі ақпарат көзі мен қабылдаушысын бөлетін белгілі бір материалдық ортада өтеді, ол деп аталады. арна ақпаратты тасымалдау. Ақпарат арна арқылы сигналдардың, белгілердің, белгілердің белгілі бір тізбегі түрінде беріледі, олар деп аталады. хабар. Алушыақпарат – оның күйінде белгілі бір өзгерістерге әкелетін хабарламаны қабылдайтын объект. Жоғарыда айтылғандардың барлығы суретте схемалық түрде көрсетілген.
Ақпаратты тасымалдау
Адам өзін қоршап тұрған барлық нәрселерден сезім мүшелері арқылы ақпарат алады: есту, көру, иіс, жанасу, дәм. Адам ең көп ақпаратты есту және көру арқылы алады. Дыбыстық хабарламалар үздіксіз ортада (көбінесе ауада) құлақ – дыбыстық сигналдар арқылы қабылданады. Көру объектілердің кескіндерін беретін жарық сигналдарын қабылдайды.
Әрбір хабарлама адам үшін ақпараттық емес. Мысалы, белгісіз тілдегі хабарлама адамға жіберілгенімен, ол үшін ақпаратты қамтымайды және оның жағдайына барабар өзгерістерді тудыруы мүмкін емес.
Ақпараттық арна табиғи сипатта болуы мүмкін (дыбыс толқындары өтетін атмосфералық ауа, бақыланатын объектілерден күн сәулесінің шағылысуы) немесе жасанды түрде жасалуы мүмкін. Соңғы жағдайда біз техникалық байланыс құралдары туралы айтып отырмыз.
Ақпаратты берудің техникалық жүйелері
Ақпаратты қашықтыққа жіберудің алғашқы техникалық құралы 1837 жылы американдық Сэмюэль Морзе ойлап тапқан телеграф болды. 1876 жылы американдық А.Белл телефонды ойлап тапты. Неміс физигі Генрих Герцтің (1886) электромагниттік толқындарды ашуы негізінде А.С. Попов 1895 жылы Ресейде және онымен бір мезгілде дерлік 1896 жылы Италияда Г.Маркони радионы ойлап тапты. Теледидар мен интернет ХХ ғасырда пайда болды.
Ақпараттық байланыстың аталған барлық техникалық әдістері физикалық (электрлік немесе электромагниттік) сигналды қашықтыққа жіберуге негізделген және белгілі бір жалпы заңдылықтарға бағынады. Бұл заңдылықтарды зерттеу жүргізіледі коммуникация теориясы 1920 жылдары пайда болған. Байланыс теориясының математикалық аппараты – коммуникацияның математикалық теориясы, американдық ғалым Клод Шеннон әзірлеген.
Клод Элвуд Шеннон (1916–2001), АҚШ
Клод Шеннон сызбамен көрсетілген техникалық байланыс арналары арқылы ақпаратты беру процесінің моделін ұсынды.
Техникалық ақпаратты беру жүйесі
Бұл жерде кодтау көзден келетін ақпаратты оны байланыс арнасы бойынша тасымалдауға қолайлы пішінге кез келген түрлендіруді білдіреді. Декодтау - кері сигнал тізбегін түрлендіру.
Мұндай схеманың жұмысын телефонмен сөйлесудің таныс процесін қолдану арқылы түсіндіруге болады. Ақпарат көзі – сөйлейтін адам. Кодтау құрылғысы телефон тұтқасының микрофоны, оның көмегімен дыбыс толқындары (сөйлеу) электрлік сигналдарға түрленеді. Байланыс арнасы – телефон желісі (сигнал өтетін сымдар, телефон түйіндерінің коммутаторлары). Декодтау құрылғысы – тыңдаушы адамның телефон тұтқасы (құлаққап) – ақпаратты қабылдаушы. Мұнда кіріс электр сигналы дыбысқа айналады.
Қазіргі компьютерлік ақпаратты тасымалдау жүйелері – компьютерлік желілер де сол принцип бойынша жұмыс істейді. Екілік компьютерлік кодты байланыс арнасы арқылы берілетін түрдегі физикалық сигналға түрлендіретін кодтау процесі бар. Декодтау жіберілген сигналды қайтадан компьютерлік кодқа түрлендіруді қамтиды. Мысалы, компьютерлік желілерде телефон желілерін пайдалану кезінде кодтау-декодтау функциялары модем деп аталатын құрылғы арқылы орындалады.
Арна сыйымдылығы және ақпаратты беру жылдамдығы
Ақпаратты берудің техникалық жүйесін жасаушыларға өзара байланысты екі мәселені шешуге тура келеді: ақпаратты берудің ең жоғары жылдамдығын қалай қамтамасыз ету және беру кезінде ақпараттың жоғалуын азайту. Клод Шеннон осы мәселелерді қолға алған және сол кездегі жаңа ғылымды жасаған бірінші ғалым болды - ақпарат теориясы.
К.Шэннон байланыс арналары арқылы берілетін ақпарат көлемін өлшеу әдісін анықтады. Олар тұжырымдамамен таныстырды арна сыйымдылығы,ақпаратты берудің максималды мүмкін жылдамдығы ретінде.Бұл жылдамдық секундына битпен өлшенеді (сонымен бірге секундына килобит, секундына мегабит).
Байланыс арнасының өткізу қабілеті оның техникалық орындалуына байланысты. Мысалы, компьютерлік желілер келесі байланыс құралдарын пайдаланады:
телефон желілері,
Электр кабелін қосу,
талшықты-оптикалық кабельдік байланыс,
Радиобайланыс.
Телефон желілерінің өткізу қабілеті ондаған, жүздеген Кбит/с; Талшықты-оптикалық желілер мен радиобайланыс желілерінің өткізу қабілеті ондаған және жүздеген Мбит/с-пен өлшенеді.
Шудан, шудан қорғау
«Шу» термині берілетін сигналды бұрмалайтын және ақпараттың жоғалуына әкелетін кедергілердің әртүрлі түрлерін білдіреді. Мұндай кедергілер ең алдымен техникалық себептерден туындайды: байланыс желілерінің сапасыздығы, бір арналар арқылы бір-бірінен берілетін әртүрлі ақпараттық ағындардың қауіпсіз болмауы. Кейде телефонмен сөйлескен кезде біз әңгімелесушіні түсінуді қиындататын шуды, сықырлаған дыбыстарды естиміз немесе әңгімеміз мүлдем басқа адамдардың сөйлесуімен қабаттасып жатады.
Шудың болуы берілетін ақпараттың жоғалуына әкеледі. Мұндай жағдайларда шуды қорғау қажет.
Байланыс арналарын шуылдан қорғау үшін ең алдымен техникалық әдістер қолданылады. Мысалы, жалаңаш сымның орнына экрандалған кабельді пайдалану; пайдалы сигналды шуылдан бөлетін сүзгілердің әртүрлі түрлерін пайдалану және т.б.
Клод Шеннон әзірлеген кодтау теориясы, шумен күресу әдістерін беру. Бұл теорияның маңызды идеяларының бірі - байланыс желісі арқылы берілетін код болуы керек артық. Осының арқасында ақпараттың кейбір бөлігін жіберу кезінде жоғалтуды өтеуге болады. Мысалы, телефонмен сөйлескенде есту қабілеті нашар болса, әр сөзді екі рет қайталау арқылы басқа адамның сізді дұрыс түсінуіне мүмкіндігіңіз жоғары болады.
Дегенмен, артықшылық тым үлкен болмауы керек. Бұл кідірістерге және байланыс шығындарының жоғарылауына әкеледі. Кодтау теориясы оңтайлы кодты алуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда жіберілетін ақпараттың артық болуы ең аз мүмкін болады, ал алынған ақпараттың сенімділігі максималды болады.
Заманауи цифрлық байланыс жүйелерінде ақпаратты жіберу кезінде жоғалтумен күресу үшін келесі әдіс жиі қолданылады. Бүкіл хабарлама бөліктерге бөлінеді - пакеттер. Әрбір пакет үшін ол есептеледі тексеру сомасы(екілік цифрлардың қосындысы), ол осы пакетпен бірге беріледі. Қабылдау орнында қабылданған пакеттің бақылау сомасы қайта есептеледі және егер ол бастапқы сомамен сәйкес келмесе, бұл пакетті жіберу қайталанады. Бұл бастапқы және тағайындалған бақылау сомасы сәйкес келгенше орындалады.
Пропедевтикалық және негізгі информатика курстарында ақпаратты беруді қарастырған кезде, ең алдымен, бұл тақырып ақпаратты қабылдаушы ретіндегі тұлғаның позициясынан талқылануы керек. Қоршаған әлемнен ақпарат алу мүмкіндігі адам өмірінің ең маңызды шарты болып табылады. Адамның сезім мүшелері – адам мен сыртқы орта арасындағы байланыс жасайтын адам ағзасының ақпараттық арналары. Осы критерий негізінде ақпарат көру, есту, иіс сезу, тактильдік, дәм сезу болып бөлінеді. Дәмнің, иістің және жанасудың адамға ақпарат беруінің негіздемесі мынадай: біз таныс заттардың иісін, таныс тағамның дәмін есте сақтаймыз, ал таныс заттарды жанасу арқылы танимыз. Ал біздің жадымыздың мазмұны сақталған ақпарат.
Оқушыларға жануарлар әлемінде сезім мүшелерінің ақпараттық рөлі адамдікінен ерекшеленетінін айту керек. Иіс сезу жануарлар үшін маңызды ақпараттық қызмет атқарады. Қызметтік иттердің иіс сезу қабілетінің жоғарылауын құқық қорғау органдары қылмыскерлерді іздеу, есірткіні анықтау және т.б. үшін пайдаланады. Жануарлардың көру және есту қабілеті адамдардікінен ерекшеленеді. Мысалы, жарғанаттар ультрадыбысты естиді, ал мысықтар қараңғыда көреді (адам тұрғысынан).
Осы тақырып аясында студенттер ақпаратты беру процесіне нақты мысалдар келтіре білуі керек, осы мысалдар үшін ақпарат көзін, қабылдаушысын және ақпаратты беру үшін қолданылатын арналарды анықтай алуы керек.
Орта мектепте информатиканы оқу кезінде студенттерді техникалық коммуникация теориясының негізгі қағидалары: кодтау, декодтау, ақпаратты беру жылдамдығы, арнаның сыйымдылығы, шу, шуды қорғау ұғымдарымен таныстыру керек. Бұл мәселелерді «Компьютерлік желілердің техникалық құралдары» тақырыбы аясында қарастыруға болады.
Барлық уақытта адамдар жаңалық (ақпарат) алмасуға ұмтылды. Алғашында адамдар арасындағы қарым-қатынас жеке дауыссыз дыбыстарды, ым-ишараны, мимикаларды қайта жаңғырту арқылы болды... Одан кейін адамның сөйлеу тілі пайда болып, бірте-бірте (хабар тарату тәсілі ретінде) дамыды.
Бірақ ежелгі уақытта біздің ата-бабаларымыз бірнеше жүз метр қашықтықта айқай арқылы сөйлесе алатын. Бұл қашықтықты ұлғайту үшін (ақпаратты беру диапазоны, немесе қазір айтып отырғанымыздай, байланыс диапазоны) олар хабар таратудың әртүрлі әдістерін, әдістерін және құралдарын ойлап табуға мәжбүр болды.
Біздің эрамызға дейінгі 6 ғасырда. Парсыда оқытылған құлдар биік мұнараларда тұрды, дауыстары мен айқайлары бар жауынгерлер бір мұнарадан екінші мұнараға ақпарат пен хабарды жеткізеді.
Ежелгі уақытта, ұрыс жағдайында көптеген әскери қолбасшылар хабарламалар мен бұйрықтарды позицияларға жеткізу үшін жиі тізбек бойына осы бұйрықтарды айғайлайтын сарбаздардың «тірі телефонын» салған.
Хабарламаларды жіберудің көптеген тәсілдері ойлап табылды. Көбінесе хабарлар, егер сарбаздар арасындағы қашықтық көзге көрінетін болса, шартты белгілермен, қолдармен, жалаулармен және т.б.
Ежелгі Қытайда татарлар мен моңғолдар гонгтарды пайдаланған. Америка мен Африканың тұрғындары дөңгелек немесе саңылаулары бар ағаш діңдерінен ойылған немесе өртенген ағаш барабандарды пайдаланды - том-томдар деп аталатын. Ұзындығы төрт метрге жететін мұндай том-томдар (барабандар) қатты ағаштан, яғни «темір ағаштан» жасалған арнайы таяқтармен соғылған. Барабанның әртүрлі жерлерін әртүрлі күштермен, кейде жылдамырақ, кейде баяу соғу арқылы дабылшылар том-томнан әртүрлі реңктегі дыбыстарды шығарып алды.
Том-томның дыбысы бірнеше шақырым жерден естілді. Осы дыбыстарды біріктіру арқылы хабарларды жеткілікті жылдамдықпен және айтарлықтай қашықтыққа жіберуге мүмкіндік туды.
Әрбір тайпаның том-томдары болды. Көршілерден сигнал естіген, қазіргі телеграфшы, телефонист немесе радио операторы сияқты кезекші барабаншы оны дереу әрі қарай беруге міндетті болды. Дыбыстық сигнал беру, хабарларды беру тәсілі ретінде Африкада көптеген ғасырлар бойы сақталған. Жергілікті барабандардың дыбысын 19 ғасырдың ортасында Орталық және Оңтүстік Африканы зерттеген ағылшын саяхатшысы Дэвид Ливингстон да, жоғалып кеткен Ливингстонды іздеу үшін Африкаға барған американдық журналист Генри Стэнли де естіді.
Африкадағы отарлық соғыстар кезінде, мысалы, 19 ғасырдың 90-жылдарындағы Италия-Эфиопия соғысы және 1899-1902 жылдардағы ағылшын-бур соғысы «барабанды телеграфтың» арқасында, басқыншы әскерлердің қозғалысы туралы ақпарат және басқа әскери жаңалықтар бүкіл аумаққа тез таралып, ресми жаңалықтардан озып кетті, курьерлердің хабарлары және африкалық әскери жетекшілер шебер пайдаланды.
Дыбыстық белгіге мүйіздер, кернейлер, қоңыраулар, мылтық ойлап тапқаннан кейін мылтық немесе зеңбіректерден ату да кірді.
Мәскеуде қоңырау соғуы өрт шыққаны туралы хабарлап қана қоймай, өрт сөндірушілердің қаланың қай бөлігіне асығуы керектігін де көрсетті. «Егер ол Кремльде өртенсе, екі жағынан үш дабыл қағып, тез арада Земляной городта өртеніп кетсе, бір жағынан Тайнин мұнарасында дабыл қағады». Кең байтақ орыс кеңістігіндегі төбелердегі қоңырау мұнараларынан әскерге шақыру, мереке немесе қайғы туралы хабарлар ауылдан ауылға ондаған шақырымға ұшып жатты. Адамзат қоғамы дамыған сайын, хабарламаларды беру тәсілі ретінде дыбыстық сигнал бірте-бірте жетілдірілген - жарықпен ауыстырылды. Жарық дыбыстан миллион есе жылдам таралады. 0°С температурада және қалыпты атмосфералық қысымда ауадағы дыбыс жылдамдығы 331 м/с, ал жарық жылдамдығы шамамен 300 000 км/с. Алыстағы найзағайда біз алдымен найзағайды көреміз, содан кейін күн күркіреуін естиміз, өйткені жарық бізге дыбысқа қарағанда тезірек жетеді.
Ақпаратты беру процесі схемалық түрде суретте көрсетілген. Ақпараттың көзі мен алушысы бар деп болжанады. Хабарлама көзден алушыға байланыс арнасы (ақпараттық арна) арқылы беріледі.
Күріш. 3. – Ақпаратты тасымалдау процесі
Бұл процесте ақпарат сигналдардың, белгілердің, белгілердің белгілі бір тізбегі түрінде ұсынылады және беріледі. Мысалы, адамдар арасындағы тікелей сөйлесу кезінде дыбыстық сигналдар беріледі – сөйлеу; мәтінді оқығанда адам әріптерді – графикалық белгілерді қабылдайды. Жіберілген тізбек хабарлама деп аталады. Көзден қабылдағышқа хабар қандай да бір материалдық орта (дыбыс – атмосферадағы акустикалық толқындар, кескін – жарық электромагниттік толқындар) арқылы беріледі. Егер жіберу процесінде техникалық байланыс құралдары қолданылса, олар шақырылады ақпаратты беру арналары(ақпараттық арналар). Оларға телефон, радио, теледидар жатады.
Адамның сезім мүшелері биологиялық ақпарат арналарының қызметін атқарады деп айта аламыз. Олардың көмегімен адамға ақпараттық әсер есте сақталады.
Клод Шеннон, техникалық байланыс арналары арқылы ақпаратты беру процесінің диаграммасы ұсынылды, суретте көрсетілген.
Күріш. 4. – Шеннон бойынша ақпаратты беру процесі
Мұндай схеманың жұмысын телефонмен сөйлесу процесінде түсіндіруге болады. Ақпарат көзі – сөйлейтін адам. Кодтау құрылғысы телефон тұтқасының микрофоны, оның көмегімен дыбыс толқындары (сөйлеу) электрлік сигналдарға түрленеді. Байланыс арнасы – телефон желісі (сигнал өтетін сымдар, телефон түйіндерінің коммутаторлары)). Декодтау құрылғысы – тыңдаушы адамның телефон тұтқасы (құлаққап) – ақпаратты қабылдаушы. Мұнда кіріс электр сигналы дыбысқа айналады.
Беріліс үздіксіз электрлік сигнал түрінде болатын байланыс аналогтық байланыс деп аталады.
астында кодтаукөзден келетін ақпараттың оны байланыс арнасы бойынша тасымалдауға қолайлы пішінге кез келген түрлендіруді білдіреді.
Қазіргі уақытта сандық коммуникациялар кеңінен қолданылады, бұл кезде жіберілетін ақпарат екілік түрде кодталады (0 және 1 - екілік цифрлар), содан кейін мәтінге, суретке, дыбысқа декодтау. Сандық байланыс дискретті.
«Шу» термині берілетін сигналды бұрмалайтын және ақпараттың жоғалуына әкелетін кедергілердің әртүрлі түрлерін білдіреді. Мұндай кедергілер, ең алдымен, техникалық себептерден туындайды: байланыс желілерінің сапасыздығы, бір арналар арқылы бір-бірінен берілетін әртүрлі ақпарат ағындарының қауіпсіз болмауы. Мұндай жағдайларда шуды қорғау қажет.
Байланыс арналарын шуылдан қорғау үшін ең алдымен техникалық әдістер қолданылады. Мысалы, жалаңаш сымның орнына экран кабелін пайдалану; пайдалы сигналды шуылдан бөлетін сүзгілердің әртүрлі түрлерін пайдалану және т.б.
Клод Шеннон шумен күресу әдістерін беретін арнайы кодтау теориясын жасады. Бұл теорияның маңызды идеяларының бірі - байланыс желісі арқылы берілетін код артық болуы керек. Осының арқасында ақпараттың кейбір бөлігін жіберу кезінде жоғалтуды өтеуге болады.
Дегенмен, артықшылық тым үлкен болмауы керек. Бұл кідірістерге және байланыс шығындарының өсуіне әкеледі. К.Шэннонның кодтау теориясы оңтайлы болатын кодты алуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда жіберілетін ақпараттың артық болуы ең аз мүмкін болады, ал алынған ақпараттың сенімділігі максималды болады.
Заманауи цифрлық байланыс жүйелерінде ақпаратты жіберу кезінде жоғалтумен күресу үшін келесі әдіс жиі қолданылады. Бүкіл хабарлама бөліктерге бөлінген - блоктар. Әрбір блок үшін бақылау сомасы (екілік цифрлардың қосындысы) есептеледі және блокпен бірге беріледі. Қабылдау орнында алынған блоктың бақылау сомасы қайта есептеледі, ал егер ол бастапқымен сәйкес келмесе, онда бұл блокты беру қайталанады. Бұл бастапқы және тағайындалған бақылау сомасы сәйкес келгенше орындалады.
Ақпаратты тасымалдау жылдамдығыуақыт бірлігінде жіберілетін хабарламаның ақпараттық көлемі. Ақпарат ағынының жылдамдығын өлшеу бірліктері: бит/с, байт/с және т.б.
Техникалық ақпараттық байланыс желілерінде (телефон желілері, радиобайланыс, талшықты-оптикалық кабель) деректерді беру жылдамдығының шегі бар. ақпарат арнасының сыйымдылығы. Тасымалдау жылдамдығының шектеулері физикалық сипатта болады.