Конспект
занятия на тему: «Принципы передачи информации в сетях и системах связи»
Цель занятия: Изучение основных принципов передачи информации в сетях и
системах связи, включая типы сигналов, методы модуляции и кодирования, а также
анализ различных типов каналов связи.
Задачи занятия:
1.
Ознакомить
учащихся с основными понятиями и терминами, используемыми в области передачи
информации.
2.
Рассмотреть
различные виды сигналов и способы их обработки.
3.
Проанализировать
принципы модуляции и демодуляции сигналов.
4.
Обсудить
особенности различных типов каналов связи и их влияние на передачу информации.
План
занятия:
1.
Введение
o
Определение
термина "информация".
o
Понятие
о сигналах и их классификации (аналоговые и цифровые).
2.
Основные
принципы передачи информации
o
Методы
преобразования аналоговых сигналов в цифровые (дискретизация, квантование).
o
Кодирование
информации: двоичное кодирование, ASCII, Unicode.
3.
Методы
модуляции
o
Амплитудная
модуляция (AM).
o
Частотная
модуляция (FM).
o
Фазовая
модуляция (PM).
o
Импульсно-кодовая
модуляция (PCM).
4.
Каналы
связи
o
Проводные
каналы (телефонные линии, коаксиальный кабель, витая пара).
o
Беспроводные
каналы (радиоканал, микроволновый канал, спутниковый канал).
o
Шум
и помехи в каналах связи.
5.
Протоколы
передачи данных
o
Основные
протоколы сетевого уровня (TCP/IP, UDP).
o
Протоколы
физического уровня (Ethernet, Wi-Fi).
6.
Заключение
o
Подведение
итогов занятия.
o
Ответы
на вопросы участников.
Подробное
содержание занятия:
1.
Введение
o
Определение
термина "информация": Информация – это данные, представленные в форме, пригодной для
интерпретации и использования человеком или машиной.
o
Классификация
сигналов:
o
Аналоговые
сигналы: непрерывно изменяющиеся во времени величины.
o
Цифровые
сигналы: дискретные значения, представляющие информацию в виде
последовательности битов (0 и 1).
2.
Основные принципы передачи информации
o
Преобразование
аналоговых сигналов в цифровые:
o
Дискретизация:
преобразование непрерывного сигнала в последовательность отсчетов.
o
Квантование:
округление значений отсчетов до ближайших допустимых уровней.
o
Кодирование
информации:
o
Двоичное
кодирование: представление информации в виде последовательностей нулей и
единиц.
o
ASCII:
стандарт кодировки символов, использующий 7 бит для представления одного
символа.
o
Unicode:
универсальный стандарт кодировки символов, поддерживающий множество языков и
символов.
3.
Методы модуляции
o
Амплитудная
модуляция (AM): Изменение амплитуды несущего сигнала пропорционально изменению
амплитуды информационного сигнала.
o
Частотная
модуляция (FM): Изменение частоты несущего сигнала пропорционально изменению
амплитуды информационного сигнала.
o
Фазовая
модуляция (PM): Изменение фазы несущего сигнала пропорционально изменению
амплитуды информационного сигнала.
o
Импульсно-кодовая
модуляция (PCM): Преобразование аналогового сигнала в цифровой путем
дискретизации, квантования и кодирования.
4.
Каналы связи
o
Проводные
каналы:
o
Телефонные
линии: передача сигналов по медным проводам.
o
Коаксиальный
кабель: высокочастотные сигналы передаются по центральному проводнику,
окруженному экраном.
o
Витая
пара: два изолированных провода скручены вместе для уменьшения влияния внешних
электромагнитных полей.
o
Беспроводные
каналы:
o
Радиоканал:
передача радиосигналов через эфир.
o
Микроволновой
канал: передача высокочастотных сигналов через атмосферу.
o
Спутниковый
канал: передача сигналов через спутники на геостационарной орбите.
o
Шум
и помехи в каналах связи: Причины возникновения шума и методы борьбы с ними (фильтрация,
коррекция ошибок).
5.
Протоколы передачи данных
o
Основные
протоколы сетевого уровня:
o
TCP/IP:
набор протоколов, обеспечивающих надежную передачу данных в Интернете.
o
UDP:
протокол без установления соединения, обеспечивающий быструю передачу данных.
o
Протоколы
физического уровня:
o
Ethernet:
стандарт локальных вычислительных сетей (LAN).
o
Wi-Fi:
стандарт беспроводных локальных сетей.
6.
Заключение
o
Подведение
итогов занятия.
o
Ответы
на вопросы участников.
Дополнительные
материалы:
o
Презентация
с иллюстрациями и схемами.
o
Примеры
задач и упражнений для закрепления материала.
o
Список
рекомендуемой литературы и интернет-ресурсов для самостоятельного изучения
темы.
Этот конспект поможет провести занятие, посвященное принципам
передачи информации в сетях и системах связи, в доступной и интересной форме,
обеспечивая активное участие слушателей и глубокое понимание материала.
Презентация с иллюстрациями и схемами
Тема:
Принципы передачи информации в сетях и системах связи
Слайды:
1.
Заглавный слайд
o
Название презентации
o
Автор/Преподаватель
2.
Определение информации
o
Иллюстрация передачи информации между двумя объектами
o
Формула Шеннона для измерения количества информации
3.
Классификация сигналов
o
График аналогового сигнала
o
Последовательность цифровых сигналов (0 и 1)
4.
Преобразование аналоговых сигналов в цифровые
o
Диаграмма дискретизации
o
Таблица квантованных значений
5.
Кодирование информации
o
Таблицы ASCII и Unicode
o
Пример двоичного кода
6.
Методы модуляции
o
Схемы AM, FM и PM
o
Описание принципа импульсно-кодовой модуляции (PCM)
7.
Каналы связи
o
Фотографии телефонных линий, коаксиального кабеля и витой пары
o
Схема распространения радиосигнала
o
Изображение спутникового канала связи
8.
Шум и помехи в каналах связи
o
График шумов и помех
o
Методы фильтрации и коррекции ошибок
9.
Протоколы передачи данных
o
Структура стека протоколов TCP/IP
o
Сравнение TCP и UDP
10.
Заключение
o
Итоги презентации
o
Призыв к дальнейшему изучению темы
11.
Вопросы и ответы
o
Пространство для обсуждения и вопросов
12.
Список литературы и интернет-ресурсов
o
Перечень рекомендуемых источников
Примеры задач и упражнений для
закрепления материала
1.
Задание 1: Модуляция сигналов
o
Задача: Используя метод амплитудной модуляции (AM), создайте сигнал,
где несущая частота равна 100 Гц, а информационная частота равна 20 Гц.
Постройте график результирующего сигнала.
o
Решение: Используется формула для AM: s(t)=Ac⋅(1+m⋅x(t))⋅cos(ωct)s(t)=Ac⋅(1+m⋅x(t))⋅cos(ωct),
где AcAc -
амплитуда несущего сигнала, mm -
коэффициент модуляции, x(t)x(t) -
информационный сигнал, ωcωc -
угловая частота несущего сигнала. Построим график, используя эти параметры.
2.
Задание 2: Кодирование информации
o
Задача: Закодируйте фразу "Hello World!" с
использованием ASCII-кода. Затем декодируйте полученную последовательность
байтов обратно в строку.
o
Решение: Используем таблицу ASCII для перевода символов в числовые
коды и наоборот.
3.
Задание 3: Анализ канала связи
o
Задача: Предположим, что вы имеете дело с каналом связи,
подверженным шуму. Оцените вероятность ошибки при передаче данных, если
известно, что отношение сигнал-шум равно 10 дБ.
o
Решение: Используем формулу для расчета вероятности ошибки в
канале с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN). Рассчитаем SNR в линейном
масштабе и подставим в формулу.
Список рекомендуемой литературы и
интернет-ресурсов
1.
Клебанов А.А. "Основы
телекоммуникаций и систем связи". Москва: Горячая линия-Телеком, 2020.
2.
Прокис Дж. "Цифровая связь".
Москва: Техносфера, 2019.
3.
Форни Д. "Современные системы
связи". Санкт-Петербург: Питер, 2021.
4.
Хайкин С. "Нейронные сети: полный
курс". Москва: Вильямс, 2022.
5.
Кормен Т.Х., Лейзерсон Ч.Е., Ривест Р.Л., Штайн К.
"Алгоритмы: построение и анализ". Москва: Вильямс, 2021.
6.
Эндрю Таненбаум, Дэвид Уэзеролл.
"Компьютерные сети". Санкт-Петербург: Питер, 2022.
7.
Голубев А.Н. "Теория информации и
кодирования". Москва: Инфра-М, 2020.
8.
Шеннон К. "Работы по теории
информации и кибернетике". Москва: Либроком, 2019.
9.
Скляр Б. "Цифровая связь.
Теоретические основы и практическое применение". Москва: Вильямс, 2023.
10.
Таненбаум Э., Уэзеролл Д.
"Компьютерные сети". Санкт-Петербург: Питер, 2022.
Интернет-ресурсы:
1.
Курс лекций по цифровой связи
на платформе Coursera: https://www.coursera.org/learn/digital-communications
2.
MIT OpenCourseWare: Principles of Digital Communication II (англ.):
https://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-450-principles-of-digital-communications-i-fall-2006/
3.
Видеоуроки по основам телекоммуникаций
на YouTube-канале "Telecom Academy":
https://www.youtube.com/playlist?list=PLBACfB2bDzWwmbR_XIe4ZPpsryT_sPn6L
4.
IEEE Xplore Digital Library
(требуется подписка): https://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp
5.
RFC-документы
IETF (Internet Engineering Task Force):
https://www.rfc-editor.org/search/rfc_search.php
6.
Stack Overflow (форумы по
программированию и IT): https://stackoverflow.com/questions/tagged/networking
7.
Quora (вопросы и ответы по различным
темам, включая телекоммуникации):
https://www.quora.com/topic/Telecommunications
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.