§ 15. Передача информации

Определения и обозначения

Источник информации — человек или объект, который формирует и отправляет сообщение. Источником может быть ученик, диктор, компьютер, датчик температуры или веб-сервер. Это понятие помогает определить, откуда начинается передача данных.

Приёмник информации — человек или объект, которому предназначено сообщение и который его получает. Им могут быть слушатель, смартфон, монитор, компьютер или автоматическая система. Приёмник нужен для того, чтобы принять данные и придать им смысл.

Канал связи — среда или средство, по которому сообщение передаётся от источника к приёмнику. Примеры каналов — кабель, оптоволокно, радиоволны, Wi-Fi и мобильная сеть. По каналу движется не сам источник и не приёмник, а сигнал, несущий сообщение.

Скорость передачи информации — объём данных, переданный за единицу времени. Её обозначают v и находят по формуле v = I / t, где I — объём данных, а t — время передачи. Чем больше данных передано за то же время, тем выше скорость.

Как это устроено

Передача начинается с того, что источник создаёт сообщение: набирает текст, записывает звук или формирует файл. Затем сообщение превращается в сигнал, удобный для передачи по выбранному каналу. Приёмник получает сигнал, восстанавливает из него данные и интерпретирует их, то есть понимает, что именно было отправлено.

Сообщение не может попасть к приёмнику само по себе, поэтому ему нужен канал связи. Если участники находятся рядом, подойдёт звук или короткий провод, а для больших расстояний используют телефонную сеть, интернет, радиосвязь или спутниковый канал. Выбор зависит от расстояния, требуемой скорости, условий передачи и доступного оборудования.

Сигнал при движении по каналу может ослабнуть, смешаться с помехами или измениться из-за неисправности оборудования. Поэтому принятые данные иногда отличаются от исходных, например в тексте появляются ошибки или изображение искажается. Приёмник должен распознать сигнал, а системы связи часто используют проверку и повторную отправку повреждённых данных.

Скорость передачи связывает три величины: объём данных, время и результативность канала. Если известны объём I и время t, скорость находят делением: v = I / t. Из этой же зависимости получают объём I = v · t или время t = I / v, поэтому достаточно знать любые две величины.

Единица скорости получается из единицы объёма и единицы времени. Так, бит/с означает число битов за секунду, а байт/с — число байтов за секунду; также используют кбит/с и Мбит/с. Перед расчётом единицы приводят к одному виду, потому что 1 байт равен 8 битам, а одинаковые приставки должны обозначать одинаковые множители.

Величины, используемые при передаче информации

Сначала определите, какая величина известна, а какую требуется найти. Затем выберите формулу и проверьте, что единицы объёма и скорости согласованы. Таблица помогает быстро найти обозначение, формулу и подходящие единицы.

Например, при скорости в битах в секунду объём нужно выразить в битах, а время получится в секундах. Если объём дан в байтах, его можно перевести в биты или изменить единицу скорости на байт/с. Такой контроль единиц помогает заметить ошибку ещё до вычисления.

Разбор задач

Задача 1. Источник передал приёмнику сообщение по каналу связи. Назовите источник, приёмник и канал в описанной ситуации. В условии не названы конкретные устройства, поэтому определяем участников по их роли в передаче.

1. Источник — тот, кто сформировал и отправил сообщение.
2. Приёмник — тот, кому сообщение предназначено и кто его получил.
3. Канал — средство или среда, через которую прошло сообщение: например, кабель, радиосвязь или компьютерная сеть.

Ответ: источник — отправитель, приёмник — получатель, канал — указанное в ситуации средство передачи. Если конкретный канал в условии не назван, его нельзя определить точнее.

Задача 2. За 20 секунд было передано 4000 бит. Найдите скорость передачи информации. Известны объём I = 4000 бит и время t = 20 с, поэтому применяем формулу v = I / t.

1. Записываем данные в согласованных единицах: объём уже дан в битах, время — в секундах.
2. Подставляем значения: v = 4000 бит / 20 с.
3. Выполняем деление: v = 200 бит/с.

Ответ: скорость передачи равна 200 бит/с. Проверка проста: 200 бит/с · 20 с = 4000 бит.

Задача 3. Файл объёмом 3 Мбайт передаётся со скоростью 512 кбит/с. Определите время передачи. Здесь сначала нужно перевести мегабайты в биты, потому что скорость указана в килобитах в секунду.

1. Переводим объём: 3 Мбайт = 3 · 1024 · 1024 байт.
2. Переводим байты в биты: I = 3 · 1024 · 1024 · 8 = 25 165 824 бит.
3. Переводим скорость: v = 512 · 1024 = 524 288 бит/с.
4. Находим время: t = I / v = 25 165 824 / 524 288 = 48 с.

Ответ: файл будет передаваться 48 секунд. В расчёте использованы двоичные соотношения: 1 Кбайт = 1024 байта и 1 Мбайт = 1024 Кбайт.

Типичные ошибки

Путают источник и приёмник, ориентируясь на порядок слов в условии. Источник определяется не тем, кого назвали первым, а тем, кто отправляет сообщение. Проверьте себя вопросами «Кто сформировал?» и «Кто получил?».

Считают каналом связи само сообщение. Сообщение содержит информацию, а канал является дорогой или средством её передачи, поэтому текст и кабель — разные объекты. Чтобы проверить ответ, назовите, что именно движется по каналу, а что этот путь образует.

При вычислении скорости умножают объём данных на время. Такая ошибка возникает из-за смешения формул для скорости и объёма, но скорость равна v = I / t. Проверьте результат обратным действием: скорость, умноженная на время, должна дать объём.

Складывают или сравнивают биты и байты без перевода. Это приводит к неверному масштабу результата, потому что 1 байт = 8 бит. Перед вычислением подчеркните единицы и приведите все величины к битам или байтам.

Связь с другими темами

До изучения передачи информации нужно знать, что такое информация и сообщение, а также как измеряется объём данных в битах и байтах. Эти знания позволяют понимать, что именно передаётся и в каких единицах записан объём.

Понятия источника, приёмника, канала и скорости используются при изучении компьютерных сетей и каналов связи. По скорости и объёму файла можно оценивать время загрузки, поэтому формулы пригодятся при работе с интернетом и цифровыми устройствами.

Что запомнить

• Источник отправляет сообщение, приёмник его получает.
• Сообщение передаётся по каналу связи.
• Канал связи может быть проводным или беспроводным.
• Скорость передачи показывает, какой объём данных передаётся за единицу времени.
• Скорость равна объёму данных, делённому на время передачи: v = I / t.
• Перед вычислениями нужно согласовать единицы измерения.