Обеспечение надежности передачи и хранения информации

Шеннон доказал теорему в которой говорится о том, что при передаче информации по каналу с шумом (помехами) всегда имеется способ кодирования, при котором сообщение будет передаваться со сколь угодно высокой достоверностью, если скорость передачи не превышает пропускной способности канала.

Из этой теоремы следуют два вывода:

1. в случае передачи сообщений, как по идеальному (без помех), так и по реальному (с помехами) каналу связи при превышении скорости передачи пропускной способности канала возможна потеря информации.

2. при передаче по реальным каналам можно закодировать сообщение таким образом, что воздействие шумов не приведет к потере информации.

То есть, теоретически он доказал возможность построения таких методов кодирования информации, которые позволили бы контролировать правильность передачи (хранения) и при обнаружении ошибки исправлять ее.

При этом возможны два варианта построения таких кодов:

- кодирование, обеспечивающее только установление факта искажения информации, то есть построение кодов, обнаруживающих ошибку. В этом случае исправление ошибки производится путем повторной передачи сообщения;

- кодирование, которое позволяет локализовать и автоматически исправить ошибку передачи (хранения), то есть построение кодов, исправляющих ошибку.

Общим условием является использование только равномерных кодов. В этом случае недополучение одного из битов будет сразу свидетельствовать об ошибочности передачи, т.е. постоянство длины кодовой цепочки оказывается дополнительным средством контроля правильности передачи.

Надежность передачи обеспечивается тем, что наряду с битами, непосредственно кодирующими сообщение (информационными битами), передаются (хранятся) дополнительные биты (контрольные биты), по состоянию которых можно судить о правильности передачи.

При равномерном кодировании сообщения длина кодовой цепочки на знак (или группу знаков) k складывается из длины информационной части k0 и числа контрольных битов kc (очевидно, k ³ k0).

Код, в котором каждое кодовое слово начинается с информационных кодов (символов) и заканчивается контрольными битами (проверочными символами), называется систематическим.

Для оценки выбранного способа кодирования используют величину, которая называется относительной избыточностью кода (L):

Относительная избыточность – это характеристика, показывающая, во сколько раз требуется удлинить сообщение, чтобы обеспечить его надежную (безошибочную) передачу (хранение).

Безусловно, при равных надежностях передачи предпочтение должно быть отдано тому способу кодирования, при котором L будет наименьшим.