Технологии передачи информации:
19. Жизненныйциклинформационныхсистем. Назначениеидлительностькаждогоэтапа.
Постановказадачи.
· Постановказадачи
· Анализпредлагаемыхнарынкерешенийи/илипроектированиеИС. (2-3 месяца)
· Внедрениеиопытнаяэксплуатация. (1 месяц + 1 месяц)
· Полезноеиспользование–эксплуатацияисопровождениеИС. (около 5-илет)
· Анализнеобходимойзаменыи/илимодернизации. (заполгодадоконцаполезногоиспользования).
20. Математическиемоделисигнала (см. 17).Количественнаяоценкаинформационногосодержаниясигнала.
ДляопытаХсm-исходами (вероятностьисходовнеучитывается):
H(X)=Logm.
Вероятностьразлична:
H(X)=-∑ 
log – энтропия.
Энтропия - оценканеопределенности. Неопределенность - этонезнаниесистемы.
Математическиемоделисигналовдляпередачиинформациивкачествесигналовиспользуют
различныефизическиепроцессыилиобъекты.
21. Требованияиограничения, предъявляемыексетямпередачиинформации. Основныекатегориитребованийиихсуть.
· Производительность
· Времяреакциисети
· Пропускнаяспособностьсети
· Задержкапередачиивариациипередачизадержки
· Надежностьибезопасность
· Отказоустойчивость
· Сохранностьданных
· Непротиворечивостьданных.
· Расширяемостьимасштабируемость
· Максимальноеколичестводополнительныхкомпонентов
· Прозрачность
· Скрыватьособенностипроцедур, связанныхссистемой, взависимостиотуровнядоступа.
· Поддержкаразныхвидовтрафика
· Управляемость
· Удобныйинтерфейс
· Доступность
· Оперативность
· Совместимость
· Соблюдениестандартовиспецификаций
Ограничения:
Избыточность
Экономическая
22. Избыточностьвинформационныхсистемах. Понятияабсолютнойисинтаксическойизбыточности. Аппаратнаяипрограммнаяизбыточность.
Избыточно - допсредстваивозможностидлявыполненияминимальныхфункций.
Избыточность–бесполезнаясоставляющаясигнала, котораянепередаетсообщения.
Абсолютнаяизбыточность–разностьмеждуиспользуемымразнообразиемсистемыпорассматриваемомувидуэлементовобеспеченияиминимальнообходимымеёразнообразием, достаточнымдлявыполнениявозложенныхфункций:
Относительная - абсолютнаянаминимальную, используемаянаминимальнуюминус 1.
Синтаксическаяизбыточность -еслисообщение, содержащееобъемданныхможно
отобразитьменьшимобъемомданных:
Программная – дублирование данных и восстановление искаженных данных.
Аппаратная – повышает отказоустойчивость, благодаря резервным аппаратным средствам.
23. Системыпередачиинформации (см. 14). Временноепредставлениесигнала. Характеристикисигналов.
Временное представление сигнала
Аналоговым называется сигнал, интенсивность которого во времени изменяется
постепенно. Другими словами, в сигнале не имеется пауз или разрывов.
Цифровым (дискретным) называется сигнал,интенсивность которого в течение некоторого периода поддерживается на постоянном уровне, а затем изменяется также на постоянную величину.
Аналоговый сигнал может представлять речь, а цифровой — набор двоичных единиц и нулей.
Параметры:
-амплитуда
-частота (темп повторения сигнала)
-фаза (относительный сдвиг по времени в пределах отдельного периода сигнала)
Эквивалентным параметром частоты является период сигнала Т, представляющий собой время, за которое повторяется сигнал.
24. Классификация, основныехарактеристики, признакилокальныхиглобальныхсетей.
Домашние,корпоративные,адресавторогоуровня, площадь, расстояниемеждуузлами, кол-вопк.
Глобальные: выделенныйканал, коммутацияканалов, коммутацияпакетов.
25. Достоверностьфункционированияинформационныхсистем. Основныепоказателииихсмысл.
Достоверностьфункционирования—этосвойствосистемы, обусловливающеебезошибочностьпроизводимыхеюпреобразованийинформации.
Показатели:
1. Единичныепоказателидостоверности
· Доверительнаявероятностьнеобходимойточности (достоверность):
1/вероятностьошибки
· Средняянаработкаинформациинаошибку:
· Вероятностьошибки.
2. Показатели, корректируемыеинформационныесистемы
· Вероятностькоррекциивзаданноевремя
· Среднеевремякоррекцииинформации
3. Комплексныепоказателидостоверности
· Коэффициентинформационнойготовности
· Коэффициентинформационноготехническогоиспользования
26. Системыпередачиинформации (системысвязи) (см. 14). Каналыилиниипередачи. Методыразделениялиниипередачи (см.14).
Линиясвязи—физическаясреда, покоторойпередаютсясигналы.
Канал (каналсвязи) —средстваодностороннейпередачиданных.
27. Классификациякомпьютерныхсетейпоспособуадминистрирования (характеристики, достоинстваинедостатки) (см.9)
28. Системыпередачиинформации (см.14). Аналоговаяицифроваяпередачи, используемыесигналы.
| Данныеисигналы | ||
| Аналоговыйсигнал | Цифровойсигнал | |
| Аналоговыеданные. | 1.Сигналимееттотжеспектр, чтоианалоговыеданные; 2.Аналоговыеданныекодируютсясцельюполучениясигналоввдругойобластиспектра. | Аналоговыеданныекодируютсясиспользованиемкодекдлясозданияпотокабитов. |
| Цифровыеданные. | Цифровыеданныекодируютсясиспользованиеммодемадлясозданияаналоговогосигнала. | 1.Сигналсостоитиздвухуровнейнапряжения (двадвоичныхзначения); 2.Цифровыеданныекодируютсядлясозданияцифровогосигналасжелаемымисвойствами |
| Обращениессигналами | ||
| Аналоговаяпередача | Цифроваяпередача | |
| Аналоговыйсигнал. | Передаетсячерезусилители. | Данныепередаютсяввидеаналоговогосигнала. Сигналпередаетсячерезретрансляторы. |
| Цифровойсигнал. | Неиспользуется. | Данныепередаютсяввидепотоканулейиединиц. Сигналпередаетсячерезретрансляторы. |
29. Методыконтролядостоверностиинформации. Способыихклассификации.
Поназначению:
· Профилактический (длявыявлениясостояниясистемывцеломиотдельныхеезвеньев)
· Рабочий(контрольврабочемрежиме)
· Генезисный (длявыяснениятехническогосостояниясистемывпрошлыемоментывременисцельюопределенияпричинсбоев).
Поуровнюисследованияинформации:
· Синтаксический (контрольдостоверностиданных, незатрагивающихсмыслинформации)
· Семантический (оцениваетсмысловоесодержание)
· Прагматический (определяетпотребительскуюценность, своевременность, актуальность, полнотуидоступностьинформации)
Поспособуреализации:
· Организационный
· Аппаратный
· Программный
· Программно-логический
· Алгоритмический
· Тестовый
Постепенивыявленияошибок:
· Обнаруживающий
· Локализующий
· Исправляющий
30.Критериивыбораспособаорганизациифункциональныхпрограммныхподсистем.
31. Частотноепредставлениесигнала. СпектрСигнала.
Спектромсигналаназываетсяобластьчастот, составляющихбольше 50% мощностиданногосигнала.
Частотное представление – совокупность более простых сигналов.
32. Помехоустойчивость и кодирование. Коды Хемминга.
Помехоустойчивость — способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде и на внутренних проводниках. Эта способность целиком и полностью зависит от:
-характеристик используемой физической среды
-средств линии, предназначенных для экранирования и подавления помех самой линии
Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.
33. Беспроводныесистемысвязи. Антенныихтипыихарактеристики
БеспроводныеЛВСиспользуютсядлявзаимосвязикомпьютеров, оборудованныхсоответствующимибеспроводнымикартамисетевогоинтерфейса.
34. Технологии ЛВС и методы доступа. Стандарты IEEE серии 802.3
35 Каналыпередачи, характеристикинепрерывныхидискретныхканалов. Бодовыйинтервал
· Аналоговыеканалы (непрерывные)
-Амплитудно-частотнаяхарактеристика
-Полосапропускания
-Затухание
-Помехоустойчивость
-Пропускнаяспособность
-Достоверностьпередачиданных
-Удельнаястоимость
· Цифровыеканалы (дискретные)
Количествоизмененийинформативногопараметранесущегопериодическогосигналавсекундуизмеряетсявбодах (baud). Периодвременимеждусоседнимиизменениямиинформативногопараметрасигналаназываетсятактомработыпередатчикаилибодовыминтервалом.
36. Помехоустойчивоекодирование. Моделиошибок. Принципыпомехоустойчивогокодирования.
Кодированиеинформации - преобразованиеформыпредставленияинформациисцельюобеспеченияудобстваеепередачипоканаламсвязиилихранения.
37. Понятие расширенного спектра. Использование расширенного спектра в системах связи.
38 Передачаданныхнафизическомуровне. Цифровоекодирование.
Припередачеданныхпоканаламсвязиприменяютдваосновныхтипаихфизическогопредставления—наосновесинусоидальногонесущегосигналаинаосновепоследовательностипрямоугольныхимпульсов.
Прицифровомкодированиидискретнойинформацииприменяютпотенциальныеиимпульсныекоды. Впотенциальныхкодахдляпредставлениялогическихединицинулейиспользуюттолькозначениепотенциаласигнала, аегоперепадынеучитывают. Импульсныекодыпозволяют
представитьдвоичныеданныелибоимпульсамиопределеннойполярности, либофронтомимпульса—перепадомпотенциалаопределенногонаправления.
Потенциальныйкод 2B1Q.Названиеэтогокодаотражаетегосуть—каждыедвабита(2В) передаютсязаодинтактсигналом, имеющимчетыресостояния(1Q). Паребит00 соответствуетпотенциал—2,5В, паребит01 соответствуетпотенциал—0,833В, паре11 —потенциал+0,833В, апаре10—потенциал+2,5В.
39. Спутниковые системы связи. Классификация, особенности, достоинства и недостатки.
1. Зона обслуживания:
· Глобальная
· Национальная
· Региональный
2. Тип услуг:
· Радиовещание
· Мобильныеслужбы
· Стационарныеслужбысвязи
3. По характеру использования:
· Коммерческие
· Военные
· Экспериментальные
· Любительские
40. Спутниковые системы связи. Классификация орбит и основные характеристики спутниковых систем связи, использующих эти орбиты.
· Круговая
· Эллиптическая
· Полярные
· Наклонные
· Экваториальные
41. Количественнаяоценкаинформационногосодержаниясигнала (см 20).
42. Беспроводные системы связи (см.33). Принципы сотовой связи.
Принцип организации сотовой связи состоит в использовании множества маломощных (100 Вт и ниже) передатчиков. Поскольку диапазон действия таких передатчиков довольно мал, зону обслуживания системы можно разбивать на ячейки, каждая из которых будет обслуживаться собственной антенной. Каждая ячейка, которой выделяется своя полоса частот, обслуживается базовой станцией, состоящей из передатчика, приемника и модуля управления. Смежные ячейки используют разные частоты, чтобы избежать интерференции или перекрестных помех. В то же время ячейки, находящиеся на довольно большом расстоянии друг от друга, могут использовать одинаковые полосы частот.
43. Помехоустойчивостьикодирование. Принципыпомехоустойчивогокодирования. Моделиошибок (см 36).
44. Пространствосигналаиегоклассификация. Энергиясигнала.
45. Коммутация в локальных сетях. Технологии, возможности, примеры применения.
46. Передачаданныхнафизическомуровне (см38).Амплитуднаямодуляция.
47. Передачаданныхнафизическомуровне(см 38).Частотнаямодуляция.
48. Передачаданныхнафизическомуровне (см 38).Фазоваямодуляция.
49. Принципыорганизациимногоуровневыхсетей. Характеристикииназначениеуровней.
50.Матричноепредставление [n,k] кодовпомехоустойчивостьикодирование (см 36)
51. Адресацияисуммированиевкомпьютерныхсетях. Принципыпостроениясхемадресации.
52. Передачаданныхнафизическомуровне(см 39).Квадратурнаямодуляция
53. Устройства 3-гоуровня OSI модели. Принципыработы, возможности, основныехарактеристики.
54. Передачаданныхнафизическомуровне(см 39).Дискретнаямодуляцияаналоговыхсигналов
55. Помехоустойчивостьикодирование(см.36). Дискретныеформыпредставлениясигналоввканале.
56. Представлениепериодическихиапериодическихсигналов. Спектральнаяплотностьмощностииширинаполосы.
57. Пропускнаяспособностьканала. ФормулыНайквистаиШеннона.
Пропускнаяспособность (throughput)линиихарактеризуетмаксимальновозможнуюскоростьпередачиданныхполиниисвязи. Пропускнаяспособностьизмеряетсявбитахвсекунду—бит/с.
58. Математическиемоделисигнала (см.17). Скоростьпередачиданныхиширинаполосы.
59. Помехоустойчивостьикодирование. Обнаружениеошибок.
60. Помехоустойчивостьикодирование. Исправлениеошибок.
61. Модельочередейкодномусерверу. Параметрыочередей (см.73). Характеристикимоделей.
Формулыиспользуютследующиедопущения:
· частотапоступлениязапросовподчиняетсяраспределениюПуассона;
· дисциплинадиспетчеризациинедаетпредпочтениязапросам, основываясьнавремениобслуживания;
· вформулахдлясреднеквадратичногоотклоненияпредполагаетсядиспетчеризацияFIFO;
· запросыневыбрасываютсяизочереди.
Модель M/G/1.
Интервалывремениобслуживанияподчиняютсяпроизвольномураспределению. ИспользованиекоэффициентамасштабированияАпозволяетупроститьформулыдлянекоторыхключевыхвыходныхпеременных. Обратитевниманиенато, чтомасштабирующийкоэффициентзависитототношениясреднеквадратичногоотклонениявремениобслуживанияксреднемузначению. Никакойдругойинформацииовремениобслуживаниянетребуется. Итак, формулыдляпроизвольногораспределениявремениобслуживания:
;
;
;
;
.
Модель M/M/1.
Среднеквадратичноеотклонениеравносреднемузначению, распределениевремениобслуживанияявляетсяэкспоненциальным (М/М/1). Этопростейшийслучай, вкоторомлегчевсегополучитьрезультаты. Далеепоказаныупрощенныевариантыформулдлясреднеквадратичногоотклонения r иTrатакженекоторыедругиеинтересныесоотношения:
; 
;
; 
;
; 
;
;
;
;
;
.
M/D/1.
Cреднеквадратичноеотклонениевремениобслуживанияравнонулю, чтоозначаетпостоянноевремяобслуживания:
; 
;
; 
;
;
.
62. Модельочередейкнесколькимсерверам.
Ниже перечислены формулы для некоторых ключевых параметров случая нескольких серверов. Ряд ограничений накладывается в допущениях:
· частота поступления запросов подчиняется распределению Пуассона;
· значения времени обслуживания распределены экспоненциально для всех серверов;
· все серверы загружены в равной мере;
· среднее время обслуживания всех серверов одинаково;
· используетсядиспетчеризация FIFO;
· запросы не выбрасываются из очереди.
— функция отношения Пуассона;
— С-функция Эрланга;
; 
;
; 
;
;
;
;
;
.
Обратите внимание на присутствие С-функции Эрланга практически во всех уравнениях. Она означает вероятность того, что в данный момент времени заняты все серверы. Другими словами, это вероятность того, что количество запросов в системе (ожидающих и обслуживаемых) больше или равно количеству серверов. Соответствующее уравнение имеет вид
.
Здесь К — функция отношения Пуассона. Поскольку величина С представляет собой вероятность, эта величина всегда находится в диапазоне от 0 до 1. Как можно видеть, она является функцией от числа серверов и коэффициента использования. Это выражение часто встречается при расчетах очередей. Можно воспользоваться готовыми табличными значениями или компьютерной программой. Обратите внимание на то, что для системы с одним сервером эта формула упрощается до С(1, ρ) = ρ.
63. Очередиксерверамсприоритетами.
Общие формулы:
;
; 
; 
;
;
.
Теперь формулы для случая, когда время обслуживания распределено экспоненциально:
; 
;
; 
.
64. Самоподобныйтрафик.
Самоподобнаяструктурасодержитуменьшенныекопиисамойсебянавсехуровняхмасштабирования.
65. Оценкасамоподобноготрафика. ПараметрХерста.
ПараметрН, называемыйпараметромХерста (Hurstparameter), илипараметромсамоподобия (selfsimilarityparameter), представляетсобойключевуюмерусамоподобия. Точнее, Нпредставляетсобоймеруустойчивостистатистическогоявления, илимерудлительностидолгосрочнойзависимостистохастическогопроцесса. ЗначениеН = 0,5 указываетнаотсутствиедолгосрочнойзависимости. ЧемближезначениеНк 1, темвышестепеньустойчивостидолгосрочнойзависимости.
66. Цепочкиочередей.
Цепочки очередей – это когда входкаждойочереди, кромепервой, являетсявыходомпредыдущейочереди.
67. Сетиочередей. Разделениеиобъединениепотоковданных.
68. Оценкапараметровмоделейочередей. Ошибкивыборки.
Ошибкавыборкиопределяетсякакразницамеждузначениемпоказателя, которыйбылполученповыборке, игенеральнымпараметром. Онахарактернатолькодлявыборочныхнаблюдений. Чембольшезначениеэтойошибки, темвбольшейстепенивыборочныепоказателиотличаютсяотсоответствующихимгенеральныхпоказателей.
Ошибкувыборкичастоопределяютпоформулам:
1. Длясреднегоколичественногопризнака:
гдепервое—среднеезначениепризнакавгенеральнойсовокупностиилигенеральнаясредняя;
второе—выборочнаясредняя.
2. Длядоли (альтернативногопризнака):
где w —выборочнаядоля;
р—генеральнаядоля, илидоляединиц, обладающихданнымзначениемпризнакавобщемчислеединицгенеральнойсовокупности.
Ошибкивыборки возникаютвследствиедвухпричиниз-занарушенияпринципаслучайностикакосновногопринципавыборки (систематическиеошибки) иврезультатеслучайногоотбора (случайныеошибки). Выборкиявляютсяслучайнымивеличинамиимогутприниматьразныезначения.
69. Борьбасперегрузкойвсетях. ИдеальнаяиреальнаяпроизводительностьИС.
Методы борьбы с перегрузкой в сетях:
· Противодавление
· Сдерживающийпакет
· Борьба с перегрузкой в сетях с коммутацией пакетов:
· Перегруженныйузелотправляетуправляющийпакетнекоторымиливсемузлам-источникам.
· Использованиеинформацииомаршрутах.
· Отправкапробногосквозногопакета.
· Разрешениеузлам, коммутирующимпакеты, добавлятькпроходящимчерезнихпакетаминформациюоперегрузке.
· Борьбасперегрузкойвсетяхретрансляциикадров:
· Управлениеотбрасыванием.
· Обратное явное уведомление о перегрузке.
· Прямое явное уведомление о перегрузке.
· Неявноеуведомление о перегрузке.
Видеальномслучаесуммарныйтрафиксетиможетувеличиваться, принимаяпредлагаемуюнагрузку, идостигатьмаксимальнойпропускнойспособностисети. Идеальныйслучайпредполагаетналичиебесконечныхбуферовиотсутствиенакладныхрасходов, связанныхспередачейпакетовиборьбойсперегрузкой.
70. ЯвнаяинеявнаясигнализацияоперегрузкевИС.
Неявнаясигнализацияпредставляетсобойэффективныйметодборьбысперегрузкойвдейтаграммных (нетребующихсоединений) конфигурациях, такихкакобъединенные IP-сети.
Явная сигнализация – использование максимума доступной пропускной способности сети, новтожевремяреагироватьнаперегрузкууправляемымисправедливымобразом. Дляявногопредотвращенияперегрузкисетьпредупреждаетоконечныесистемыорастущейнагрузкенасеть, аоконечныесистемыпредпринимаютмерыдляееснижения. Методыявногопредотвращенияперегрузкимогутработатьводномиздвухнаправлений:
· Назад.
· Вперед.
Методыявнойсигнализацииоперегрузкеможноразделитьнатриобщиекатегории:
· Двоичныеметоды.
· Методыкредита.
· Методырегулированияскорости.
71. Методыуправлениятрафиком.
· Справедливость.
· Качествообслуживания.
· Резервирование.
72. Предотвращениеперегрузкисиспользованиемявнойсигнализации.
Методыявногопредотвращенияперегрузкимогутработатьводномиздвухнаправлений:
· Назад.
· Вперед.
Методыявнойсигнализацииоперегрузкеможноразделитьнатриобщиекатегории:
· Двоичныеметоды.
· Методыкредита.
· Методырегулированияскорости.
73. Модельочередейкнесколькимсерверам (см.62). Параметрыочередей.
Модель M/M/N.
Параметрыочередей:
· ƛ–среднееколичествопоступающихзапросоввсекунду.
· - среднеевремяобслуживаниякаждогозапроса (невходитвремяожиданиявочереди).
· - среднеквадратичноеотклонениевремениобслуживания.
· –коэффициентиспользования; долявремени, которуюсерверзанят.
· - интенсивностьтрафика.
· - среднееколичествозапросоввсистеме, ожидающихиобслуживаемых.
· - количествозапросоввсистеме, ожидающихиобслуживаемых.
· - среднеевремя, котороезапроспроводитвсистеме.
· - время, котороезапроспроводитвсистеме.
· –среднеквадратичноеотклонение Tr.
· –среднеквадратичноеотклонение r.
· - среднееколичествозапросов, ожидающихобслуживания.
· –среднеквадратичноеотклонение w.
· - среднеевремяожидания (включаязапросыснулевымвременеможидания).
· - среднеевремяожидания (исключаязапросыснулевымвременеможидания).
· –количествосерверов.
· - y-йпроцентиль; этозначение, нижекотороговеличинахвстречаетсясчастотойy.
74. Целианализаочередей
Рассчитатьтребуемуюпроизводительностьнаосновеимеющейсяинформациионагрузкеилинаосновеоценкинагрузкивновомокружении. Дляэтогомогутприменятьсяследующиеподходы:
· Выполнениеанализауженаготовомоборудованиинаосновефактическихзначений.
· Выполнениепростыхпрогностическихрасчётовнаосновеэкстраполяцииданных, полученныхнасуществующемоборудовании.
· Разработкааналитическоймоделинаосноветеорииочередей.
· Созданиеизапускпрограммноймодели.
75. Основныесоотношениятеорииочередей. ФормулаЛиттла.
· Одинсервер
· Несколькосерверов
Формула Литтла: