Μεταφορά δεδομένων υψηλής ταχύτητας. Υπολογισμός απόδοσης. Από τι εξαρτάται η ταχύτητα της σύνδεσης στο Διαδίκτυο;

Όλοι οι τύποι πληροφοριών κωδικοποιούνται σε μια ακολουθία ηλεκτρικών παλμών: υπάρχει ώθηση (1), δεν υπάρχει ώθηση (0), δηλαδή σε μια ακολουθία μηδενικών και μονάδων. Αυτή η κωδικοποίηση πληροφοριών σε έναν υπολογιστή ονομάζεται δυαδική κωδικοποίηση και οι λογικές ακολουθίες μηδενικών και μονάδων ονομάζονται γλώσσα μηχανής.

Αυτοί οι αριθμοί μπορούν να θεωρηθούν ως δύο ισοδύναμες καταστάσεις (γεγονότα). Όταν γράφετε ένα δυαδικό ψηφίο, πραγματοποιείται η επιλογή μιας από τις δύο πιθανές καταστάσεις (μία από τις δύο ψηφίες) και, ως εκ τούτου, μεταφέρει μια ποσότητα πληροφοριών ίση με 1 bit.

Ακόμη και η μονάδα μέτρησης του όγκου των bits πληροφοριών (bit) πήρε το όνομά της από την αγγλική φράση Binary digit, δηλαδή δυαδικό ψηφίο.

Είναι σημαντικό κάθε ψηφίο του δυαδικού κώδικα του μηχανήματος να φέρει πληροφορίες σε 1 bit. Έτσι, δύο ψηφία μεταφέρουν πληροφορίες 2 bits, τρία bit - 3 bit κ.λπ. Ο όγκος των πληροφοριών σε bits είναι ίσος με τον αριθμό των ψηφίων του δυαδικού κώδικα μηχανής.

Μετάδοση πληροφοριών στο πληροφοριακό σύστημα.

Το σύστημα αποτελείται από έναν αποστολέα πληροφοριών, μια γραμμή επικοινωνίας και έναν δέκτη πληροφοριών. Το μήνυμα για τη μετάδοσή του στην κατάλληλη διεύθυνση πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε σήμα. Ένα σήμα νοείται ως μεταβαλλόμενο φυσική ποσότηταεμφανίζει ένα μήνυμα. Σήμα- ένας υλικός φορέας ενός μηνύματος, δηλαδή μια μεταβαλλόμενη φυσική ποσότητα που εξασφαλίζει τη μετάδοση πληροφοριών μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας. Το φυσικό μέσο μέσω του οποίου μεταδίδονται σήματα από πομπό σε δέκτη ονομάζεται γραμμή επικοινωνίας.

V μοντέρνα τεχνολογίαηλεκτρικά, ηλεκτρομαγνητικά, ελαφριά, μηχανικά, ηχητικά, υπερηχητικά σήματα έχουν βρει εφαρμογή. Για τη μετάδοση των μηνυμάτων, είναι απαραίτητο να αποδεχτούμε τον φορέα που είναι σε θέση να κατανέμεται αποτελεσματικά στη γραμμή επικοινωνίας που χρησιμοποιείται στο σύστημα.

Η μετατροπή των μηνυμάτων σε σήματα, κατάλληλη για διέλευση από τη γραμμή επικοινωνίας, πραγματοποιείται από τον πομπό.

Στη διαδικασία μετατροπής διακριτών μηνυμάτων σε σήμα, το μήνυμα κωδικοποιείται. Με μια ευρεία έννοια, η κωδικοποίηση είναι η μετατροπή των μηνυμάτων σε σήμα. Με μια στενή έννοια, η κωδικοποίηση είναι η εμφάνιση διακριτών μηνυμάτων από σήματα με τη μορφή ορισμένων συνδυασμών συμβόλων. Η συσκευή που εκτελεί την κωδικοποίηση ονομάζεται κωδικοποιητής.

Τα σήματα υπόκεινται σε παρεμβολές κατά τη μετάδοση. Ως παρεμβολή νοείται οποιαδήποτε παρεμβολή εξωτερικών διαταραχών ή επιδράσεων (ατμοσφαιρική παρεμβολή, επιρροή ξένων πηγών σήματος), καθώς και παραμορφώσεις σημάτων στον ίδιο τον εξοπλισμό (παρεμβολές υλικού), προκαλώντας τυχαία απόκλιση του ληφθέντος μηνύματος (σήματος) από το μεταδιδόμενο Το

Από την πλευρά λήψης, πραγματοποιείται η αντίστροφη λειτουργία αποκωδικοποίησης, δηλ. ανάκτηση από το λαμβανόμενο σήμα του μεταδιδόμενου μηνύματος.

Η συσκευή απόφασης, τοποθετημένη μετά τον δέκτη, επεξεργάζεται το λαμβανόμενο σήμα με στόχο την εξαγωγή πληροφοριών από αυτόν όσο το δυνατόν πληρέστερα.

Ένας αποκωδικοποιητής (αποκωδικοποιητής) μετατρέπει το λαμβανόμενο σήμα σε μια φόρμα κατάλληλη για τον δέκτη.

Το σύνολο των μέσων για τη μετάδοση ενός σήματος ονομάζεται κανάλι επικοινωνίας. Ο ίδιος σύνδεσμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση σημάτων μεταξύ πολλών πηγών και δεκτών, δηλαδή ο σύνδεσμος μπορεί να εξυπηρετήσει πολλαπλά κανάλια.

Κατά τη σύνθεση συστημάτων μετάδοσης πληροφοριών, είναι απαραίτητο να επιλυθούν δύο κύρια προβλήματα που σχετίζονται με τη μετάδοση μηνυμάτων:

Εξασφάλιση ασυλίας θορύβου κατά τη μετάδοση μηνυμάτων

Εξασφάλιση υψηλής απόδοσης της μεταφοράς μηνυμάτων

Η ανοσία θορύβου αναφέρεται στην ικανότητα των πληροφοριών να αντιστέκονται στις βλαβερές συνέπειες των παρεμβολών. Υπό αυτές τις συνθήκες, δηλ. για μια δεδομένη παρέμβαση, η ασυλία θορύβου καθορίζει την πιστότητα της μεταφοράς πληροφοριών. Η πιστότητα νοείται ως το μέτρο της αντιστοιχίας του ληφθέντος μηνύματος (σήματος) με το μεταδιδόμενο μήνυμα (σήμα).

Η αποτελεσματικότητα του συστήματος μετάδοσης πληροφοριών νοείται ως η ικανότητα του συστήματος να παρέχει μετάδοση δεδομένη ποσότηταπληροφορίες με τον πιο οικονομικό τρόπο. Η αποδοτικότητα χαρακτηρίζει την ικανότητα του συστήματος να παρέχει τη μετάδοση μιας δεδομένης ποσότητας πληροφοριών με τη μικρότερη δαπάνη ισχύος σήματος, χρόνου και εύρους ζώνης.

Η θεωρία πληροφοριών καθορίζει κριτήρια για την αξιολόγηση της ανοσίας και της αποδοτικότητας του θορύβου πληροφοριακά συστήματακαι επίσης υποδεικνύει γενικούς τρόπους βελτίωσης της ανοσίας και της αποδοτικότητας του θορύβου.

Ρυθμός μεταφοράς δεδομένων - ο ρυθμός με τον οποίο οι πληροφορίες μεταδίδονται ή λαμβάνονται σε δυαδική μορφή. Τυπικά, ο ρυθμός baud μετριέται με τον αριθμό των bit που μεταδίδονται ανά δευτερόλεπτο.

Μπιτ ανά δευτερόλεπτο - μια μονάδα ρυθμού μεταφοράς πληροφοριών ίση με τον αριθμό δυαδικών δυαδικών ψηφίων που μεταδίδονται από το κανάλι επικοινωνίας ανά δευτερόλεπτο, λαμβάνοντας υπόψη τόσο χρήσιμες όσο και πληροφορίες υπηρεσιών.

Το εύρος ζώνης καναλιού επικοινωνίας είναι ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων από την πηγή στον προορισμό.

Οι χαρακτήρες ανά δευτερόλεπτο είναι μια μονάδα μέτρησης για το ρυθμό μετάδοσης (μόνο) χρήσιμων πληροφοριών.

Μετακίνηση σε μεγαλύτερες μονάδες

Δεν υπάρχουν περιορισμοί στη μέγιστη ισχύ του αλφαβήτου, αλλά υπάρχει ένα αλφάβητο που μπορεί να θεωρηθεί επαρκές (στο παρόν στάδιο) για να λειτουργήσει με πληροφορίες, τόσο για ένα άτομο όσο και για τεχνικές συσκευές... Περιλαμβάνει: το λατινικό αλφάβητο, το αλφάβητο της γλώσσας της χώρας, αριθμούς, ειδικούς χαρακτήρες - περίπου 200 χαρακτήρες συνολικά. Από τον παραπάνω πίνακα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι 7 bit πληροφοριών δεν είναι αρκετά, χρειάζονται 8 bits για να κωδικοποιηθεί οποιοσδήποτε χαρακτήρας ενός τέτοιου αλφαβήτου, 256 = 28,8 bit από 1 byte. Δηλαδή, 1 byte χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση χαρακτήρα αλφαβήτου υπολογιστή. Η διεύρυνση των μονάδων μέτρησης πληροφοριών είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στη φυσική - χρησιμοποιούν τα προθέματα "κιλό", "μέγα", "γίγα". Πρέπει να θυμόμαστε ότι η βάση δεν είναι 10, αλλά 2.

1 KB (kilobyte) = 210 bytes = 1024 bytes,

1 MB (megabyte) = 210 KB = 220 byte κ.λπ.

Η δυνατότητα εκτίμησης της ποσότητας πληροφοριών σε ένα μήνυμα θα βοηθήσει στον προσδιορισμό της ταχύτητας ροής πληροφοριών μέσω των καναλιών επικοινωνίας. Ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης πληροφοριών μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας ονομάζεται εύρος ζώνης του καναλιού επικοινωνίας. Τα πιο προηγμένα μέσα επικοινωνίας σήμερα είναι οι οπτικές ίνες. Οι πληροφορίες μεταδίδονται με τη μορφή παλμών φωτός που αποστέλλονται από έναν πομπό λέιζερ. Αυτά τα μέσα επικοινωνίας έχουν υψηλή ανοσία θορύβου και απόδοση άνω των 100 Mbps.

γενικές πληροφορίες

Στις περισσότερες περιπτώσεις, στα δίκτυα, οι πληροφορίες μεταδίδονται διαδοχικά. Τα δυαδικά ψηφία δεδομένων μεταδίδονται εναλλάξ μέσω καναλιού επικοινωνίας, καλωδίου ή ασύρματου δικτύου. Το σχήμα 1 δείχνει μια ακολουθία δυαδικών ψηφίων που μεταδίδονται από έναν υπολογιστή ή κάποιο άλλο ψηφιακό κύκλωμα. Αυτό το σήμα δεδομένων αναφέρεται συχνά ως το αρχικό σήμα. Τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από δύο επίπεδα τάσης, για παράδειγμα, ένα λογικό αντιστοιχεί σε τάση +3 V και ένα λογικό μηδέν αντιστοιχεί σε +0,2 V. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν άλλα επίπεδα. Σε μορφή κώδικα μη επιστροφής σε μηδέν (NRZ) (Εικόνα 1), το σήμα δεν επιστρέφει σε ουδέτερο μετά από κάθε bit, σε αντίθεση με τη μορφή επιστροφής σε μηδέν (RZ).

Bitrate

Ο ρυθμός δεδομένων R εκφράζεται σε bits ανά δευτερόλεπτο (bit / s ή bps). Η ταχύτητα είναι συνάρτηση της διάρκειας bit ή του χρόνου bit (Τ Β) (Εικόνα 1):

Αυτός ο ρυθμός ονομάζεται επίσης πλάτος καναλιού και συμβολίζεται με το γράμμα C. Εάν ο χρόνος bit είναι 10 ns, τότε ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων καθορίζεται ως

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 Mbit / s

Αυτό συνήθως καταγράφεται ως 100 Mb / s.

Bits υπηρεσιών

Ο ρυθμός δυαδικών ψηφίων αναφέρεται γενικά στον πραγματικό ρυθμό μεταφοράς δεδομένων. Ωστόσο, στα περισσότερα σειριακά πρωτόκολλα, τα δεδομένα είναι μόνο μέρος ενός πιο σύνθετου πλαισίου ή πακέτου που περιλαμβάνει διεύθυνση προέλευσης, διεύθυνση προορισμού, bit εντοπισμού σφαλμάτων και διόρθωσης κώδικα και άλλες πληροφορίες ή bits ελέγχου. Στο πλαίσιο πρωτοκόλλου, τα δεδομένα καλούνται ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ(φορτίο επί πληρωμή). Τα δυαδικά ψηφία που δεν είναι δεδομένα ονομάζονται εναέρια έξοδα. Μερικές φορές ο αριθμός των εναλλακτικών δυαδικών ψηφίων μπορεί να είναι σημαντικός - από 20% έως 50%, ανάλογα με το συνολικό αριθμό των χρήσιμων δυαδικών ψηφίων που μεταδίδονται μέσω του καναλιού.

Για παράδειγμα, ένα πλαίσιο Ethernet, ανάλογα με το ποσό του ωφέλιμου φορτίου, μπορεί να είναι έως 1542 byte ή οκτάδες. Το ωφέλιμο φορτίο μπορεί να είναι μεταξύ 42 και 1500 οκτάδων. Με τον μέγιστο αριθμό χρήσιμων οκτάδων, θα υπάρχουν μόνο 42/1542, ή 2,7%. Θα υπήρχαν περισσότερα αν υπήρχαν λιγότερα χρήσιμα byte. Αυτός ο λόγος, γνωστός και ως απόδοση πρωτοκόλλου, εκφράζεται συνήθως ως ποσοστό του ποσού ωφέλιμου φορτίου πάνω από το μέγιστο μέγεθος πλαισίου:

Απόδοση πρωτοκόλλου = ωφέλιμο φορτίο / μέγεθος πλαισίου = 1500/1542 = 0,9727 ή 97,3%

Συνήθως, η πραγματική ταχύτητα γραμμής αυξάνεται κατά ένα συντελεστή ανάλογα με το ποσό των γενικών εξόδων για να εμφανιστεί ο πραγματικός ρυθμός δεδομένων δικτύου. Στο One Gigabit Ethernet, η πραγματική ταχύτητα γραμμής είναι 1,25 Gb / s, ενώ ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων είναι 1 Gb / s. Για Ethernet 10 Gbit / s, αυτές οι τιμές είναι 10,3125 Gb / s και 10 Gb / s, αντίστοιχα. Έννοιες όπως εύρος ζώνης, ρυθμός ωφέλιμου φορτίου ή πραγματικός ρυθμός δεδομένων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων μέσω ενός δικτύου.

Ποσοστό Baud

Ο όρος "baud" προέρχεται από το επώνυμο του Γάλλου μηχανικού Emile Baudot, ο οποίος εφηύρε τον κώδικα τηλετύπου 5 bit. Ο ρυθμός baud είναι ο αριθμός των αλλαγών ενός σήματος ή ενός συμβόλου σε ένα δευτερόλεπτο. Ένα σύμβολο είναι μία από τις πολλές αλλαγές στην τάση, τη συχνότητα ή τη φάση.

Η δυαδική μορφή NRZ έχει δύο χαρακτήρες που αντιπροσωπεύονται από επίπεδα τάσης, έναν για κάθε 0 ή 1. Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός baud ή ο ρυθμός συμβόλων είναι ο ίδιος με τον ρυθμό bit. Ωστόσο, είναι δυνατό να υπάρχουν περισσότερα από δύο σύμβολα σε ένα διάστημα μετάδοσης, όπου διατίθενται πολλά bits για κάθε σύμβολο. Σε αυτήν την περίπτωση, τα δεδομένα σε οποιοδήποτε κανάλι επικοινωνίας μπορούν να μεταδοθούν μόνο με τη διαμόρφωση.

Όταν το μέσο μετάδοσης δεν μπορεί να επεξεργαστεί το αρχικό σήμα, η διαμόρφωση έρχεται στο προσκήνιο. Φυσικά, μιλάμε για ασύρματα δίκτυα... Τα αρχικά δυαδικά σήματα δεν μπορούν να μεταδοθούν απευθείας, πρέπει να μεταφερθούν στον φορέα RF. Ορισμένα πρωτόκολλα καλωδίων χρησιμοποιούν επίσης διαμόρφωση για να αυξήσουν την ταχύτητα μετάδοσης. Αυτό ονομάζεται "ευρυζωνική μετάδοση".
Πάνω: σήμα ζώνης βάσης, αρχικό σήμα

Χρησιμοποιώντας σύνθετους χαρακτήρες, μπορούν να μεταδοθούν πολλά bits στο καθένα. Για παράδειγμα, εάν ο ρυθμός συμβόλων είναι 4800 baud και κάθε σύμβολο είναι δύο bits, ο συνολικός ρυθμός baud είναι 9600 bps. Συνήθως, ο αριθμός των χαρακτήρων αντιπροσωπεύεται από κάποια δύναμη 2. Αν N είναι ο αριθμός των bit σε έναν χαρακτήρα, τότε ο αριθμός των απαιτούμενων χαρακτήρων θα είναι S = 2N. Έτσι, το συνολικό ποσοστό baud είναι:

R = ρυθμός baud × log 2 S = baud rate × 3,32 log 1 0 S

Εάν ο ρυθμός baud είναι 4800 και εκχωρούνται δύο bits ανά χαρακτήρα, ο αριθμός των χαρακτήρων είναι 22 = 4.

Τότε ο ρυθμός μετάδοσης bit είναι:

R = 4800 × 3.32log (4) = 4800 × 2 = 9600 bps

Σε ένα σύμβολο ανά bit, όπως και με τη δυαδική μορφή NRZ, οι ρυθμοί bit και οι ρυθμοί baud είναι οι ίδιοι.

Διαμόρφωση πολλαπλών επιπέδων

Ένας υψηλός ρυθμός δυαδικών ψηφίων μπορεί να επιτευχθεί με πολλές μεθόδους διαμόρφωσης. Για παράδειγμα, το πλήκτρο αλλαγής συχνότητας (FSK) χρησιμοποιεί συνήθως δύο διαφορετικές συχνότητες για να αναπαραστήσει τα λογικά 0 και 1 σε κάθε υποδοχή συμβόλων. Εδώ, ο ρυθμός μετάδοσης bit είναι ίσος με τον ρυθμό baud. Αν όμως κάθε σύμβολο αντιπροσωπεύει δύο bits, τότε απαιτούνται τέσσερις συχνότητες (4FSK). Στο 4FSK, ο ρυθμός μετάδοσης bit είναι διπλάσιος από τον ρυθμό baud.

Ένα άλλο κοινό παράδειγμα είναι το πλήκτρο αλλαγής φάσης (PSK). Στο δυαδικό PSK, κάθε χαρακτήρας αντιπροσωπεύει 0 ή 1. Δυαδικό 0 αντιπροσωπεύει 0 ° και το δυαδικό 1 αντιπροσωπεύει 180 °. Με ένα bit ανά χαρακτήρα, ο ρυθμός bit είναι ίσος με τον ρυθμό baud. Ωστόσο, η αναλογία του αριθμού των δυαδικών ψηφίων προς τους χαρακτήρες δεν είναι δύσκολο να αυξηθεί (βλ. Πίνακα 1).

Τραπέζι 1.	Κλειδί αλλαγής δυαδικής φάσης.
Bits Μετατόπιση φάσης (μοίρες)

Για παράδειγμα, στο τετραγωνικό PSK, υπάρχουν δύο bits ανά σύμβολο. Με αυτή τη δομή και δύο bits ανά baud, ο ρυθμός δυαδικών ψηφίων είναι διπλάσιος από τον ρυθμό baud. Με τρία bits ανά baud, η διαμόρφωση θα οριστεί ως 8PSK και οκτώ διαφορετικές αλλαγές φάσης θα αντιπροσωπεύουν τρία bits. Και με 16PSK, 16 μετατοπίσεις φάσης αντιπροσωπεύουν 4 bit.

Μία από τις μοναδικές μορφές διαστρωματωμένης διαμόρφωσης είναι η διαμόρφωση πλάτους τετραγώνου (QAM). Το QAM χρησιμοποιεί συνδυασμό διαφορετικών επιπέδων πλάτους και αντιστάθμισης φάσης για να δημιουργήσει σύμβολα που αντιπροσωπεύουν πολλαπλά bit. Για παράδειγμα, το 16QAM κωδικοποιεί τέσσερα bit ανά σύμβολο. Τα σύμβολα είναι ένας συνδυασμός διαφορετικών επιπέδων πλάτους και μετατοπίσεων φάσης.

Για να απεικονίσετε το πλάτος και τη φάση του φορέα για κάθε τιμή του κώδικα 4-bit, χρησιμοποιείται ένα διάγραμμα τετραγωνισμού, το οποίο έχει επίσης το ρομαντικό όνομα "αστερισμός" (Εικόνα 2). Κάθε σημείο αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο πλάτος φορέα και μετατόπιση φάσης. Συνολικά 16 σύμβολα κωδικοποιούνται με τέσσερα bit ανά σύμβολο, με αποτέλεσμα ένα ρυθμό δυαδικών ψηφίων να είναι 4 φορές τον ρυθμό baud.

Γιατί πολλαπλά bits ανά baud;

Μεταδίδοντας περισσότερα από ένα bit ανά baud, μπορείτε να στείλετε δεδομένα σε υψηλό ρυθμό μέσω στενότερου καναλιού. Πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι ο μέγιστος δυνατός ρυθμός μεταφοράς δεδομένων καθορίζεται από το εύρος ζώνης του καναλιού μετάδοσης.
Θεωρώντας χειρότερη περίπτωσηδιαχωρίζοντας μηδενικά και ένα στη ροή δεδομένων, τότε ο μέγιστος θεωρητικός ρυθμός δυαδικών ψηφίων C για ένα δεδομένο εύρος ζώνης Β θα είναι:

Or εύρος ζώνης στη μέγιστη ταχύτητα:

Για να μεταδώσετε ένα σήμα με ταχύτητα 1 Mb / s, χρειάζεστε:

Β = 1/2 = 0,5 MHz ή 500 kHz

Όταν χρησιμοποιείτε διαμόρφωση πολλαπλών επιπέδων με πολλά bits ανά σύμβολο, ο μέγιστος θεωρητικός ρυθμός δεδομένων θα είναι:

Εδώ N είναι ο αριθμός των χαρακτήρων σε ένα διάστημα χαρακτήρων:

log 2 N = 3,32 log10N

Το εύρος ζώνης που απαιτείται για την παροχή της επιθυμητής ταχύτητας για έναν δεδομένο αριθμό επιπέδων υπολογίζεται ως εξής:

Για παράδειγμα, το εύρος ζώνης που απαιτείται για να επιτευχθεί ρυθμός μετάδοσης 1 Mbps σε δύο bits ανά σύμβολο και τέσσερα επίπεδα μπορεί να οριστεί ως:

log 2 N = 3,32 log 10 (4) = 2

Β = 1/2 (2) = 1/4 = 0,25 ΜΗζ

Ο αριθμός των χαρακτήρων που απαιτούνται για την επίτευξη του επιθυμητού ρυθμού δεδομένων σε ένα σταθερό εύρος ζώνης μπορεί να υπολογιστεί ως:

3,32 log 10 N = C / 2B

Log 10 N = C / 2B = C / 6,64Β

N = log-1 (C / 6.64B)

Χρησιμοποιώντας το προηγούμενο παράδειγμα, ο αριθμός των χαρακτήρων που απαιτούνται για μετάδοση σε 1 Mbps μέσω καναλιού 250 kHz καθορίζεται ως εξής:

log 10 N = C / 6.64B = 1 / 6.64 (0.25) = 0.60

N = log-1 (0.602) = 4 χαρακτήρες

Αυτοί οι υπολογισμοί υποθέτουν ότι δεν υπάρχει θόρυβος στο κανάλι. Για να λάβετε υπόψη τον θόρυβο, πρέπει να εφαρμόσετε το θεώρημα Shannon-Hartley:

C = B log 2 (S / N + 1)

C είναι το εύρος ζώνης καναλιού σε bits ανά δευτερόλεπτο,
Β - εύρος ζώνης καναλιού σε hertz,
S / N-λόγος σήματος προς θόρυβο.

Σε μορφή δεκαδικού λογάριθμου:

C = 3.32B log 10 (S / N + 1)

Ποιος είναι ο μέγιστος ρυθμός σε ένα κανάλι 0,25 MHz με 30 dB S / N; 30 dB μεταφράζεται σε 1000. Επομένως, η μέγιστη ταχύτητα είναι:

C = 3.32B log 10 (S / N + 1) = 3.32 (0.25) log 10 (1001) = 2.5 Mb / s

Το θεώρημα Shannon-Hartley δεν δηλώνει συγκεκριμένα ότι η διαμόρφωση πολλαπλών επιπέδων πρέπει να εφαρμοστεί για να επιτευχθεί αυτό το θεωρητικό αποτέλεσμα. Χρησιμοποιώντας την προηγούμενη διαδικασία, μπορείτε να μάθετε πόσα bits απαιτούνται ανά χαρακτήρα:

log 10 N = C / 6.64B = 2.5 / 6.64 (0.25) = 1.5

N = log-1 (1,5) = 32 χαρακτήρες

Η χρήση 32 χαρακτήρων συνεπάγεται πέντε bits ανά χαρακτήρα (25 = 32).

Παραδείγματα μέτρησης του ρυθμού Baud

Σχεδόν όλες οι συνδέσεις υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν κάποια μορφή ευρυζωνικής μετάδοσης. Στο Wi-Fi, τα σχήματα διαμόρφωσης ορθογώνιας πολυπλεξίας διαίρεσης συχνοτήτων (OFDM) χρησιμοποιούν QPSK, 16QAM και 64QAM.

Το ίδιο ισχύει για το WiMAX και την τεχνολογία κυτταρική επικοινωνίαΜακροπρόθεσμη εξέλιξη (LTE) 4G. Μετάδοση σήματος αναλογικών και ψηφιακή τηλεόρασησε συστήματα καλωδιακής τηλεόρασης και υψηλής ταχύτητας πρόσβαση στο Internet βασίζεται σε 16QAM και 64QAM, ενώ στις δορυφορικές επικοινωνίες χρησιμοποιούν QPSK και διαφορετικές εκδόσεις QAM.

Για τα δημόσια συστήματα ασφάλειας κινητών ραδιοσυστημάτων, πρόσφατα υιοθετήθηκαν πρότυπα διαμόρφωσης φωνής και δεδομένων 4FSK. Αυτή η τεχνική μείωσης εύρους ζώνης έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το εύρος ζώνης από 25 kHz ανά κανάλι σε 12,5 kHz και τελικά σε 6,25 kHz. Ως αποτέλεσμα, περισσότερα κανάλια για άλλους ραδιοφωνικούς σταθμούς μπορούν να τοποθετηθούν στην ίδια φασματική περιοχή.

τηλεόραση υψηλή ανάλυσηστις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιεί μια τεχνική διαμόρφωσης που ονομάζεται δευτερεύουσα πλευρική ζώνη οκτώ επιπέδων (σηματοδότηση 8 επιπέδων μερικώς κατασταλμένη πλευρική ζώνη) ή 8VSB. Αυτή η μέθοδος κατανέμει τρία bits ανά σύμβολο σε 8 επίπεδα πλάτους, επιτρέποντας τη μετάδοση 10.800 συμβόλων ανά δευτερόλεπτο. Στα 3 bits ανά χαρακτήρα, ο πλήρης ρυθμός είναι 3 × 10.800.000 = 32.4 MB / s. Σε συνδυασμό με το VSB, το οποίο μεταδίδει μόνο τη μία πλήρη πλευρική ζώνη και ένα μέρος της άλλης, τα δεδομένα βίντεο και ήχου υψηλής ευκρίνειας μπορούν να μεταδοθούν μέσω ενός τηλεοπτικού καναλιού 6 MHz.

Λέξεις -κλειδιά:

Ποσοστό μεταφοράς δεδομένων

Bits ανά δευτερόλεπτο

Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της γραμμής επικοινωνίας. Αφού ολοκληρώσετε αυτήν την παράγραφο, θα μάθετε πώς να επιλύετε προβλήματα που σχετίζονται με τη μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύου.

Μονάδες

Ας θυμηθούμε σε ποιες μονάδες μετράται η ταχύτητα σε καταστάσεις που μας είναι ήδη γνωστές. Για ένα αυτοκίνητο, η ταχύτητα είναι η απόσταση που διανύθηκε ανά μονάδα χρόνου. η ταχύτητα μετριέται σε χιλιόμετρα την ώρα ή μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Σε εφαρμογές μεταφοράς υγρών, η ταχύτητα μετριέται σε λίτρα ανά λεπτό (ή ανά δευτερόλεπτο, ανά ώρα).

Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι στα προβλήματα μετάδοσης δεδομένων θα ονομάσουμε ταχύτητα την ποσότητα δεδομένων που μεταδίδεται μέσω του δικτύου ανά μονάδα χρόνου (συχνότερα ανά δευτερόλεπτο).

Ο όγκος των δεδομένων μπορεί να μετρηθεί σε οποιαδήποτε μονάδα του όγκου των πληροφοριών: bits, byte, Kbytes, κ.λπ. Αλλά στην πράξη, ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων μετριέται συχνότερα σε bits ανά δευτερόλεπτο (bit / s).

Σε δίκτυα υψηλής ταχύτητας, η συναλλαγματική ισοτιμία δεδομένων μπορεί να είναι εκατομμύρια και δισεκατομμύρια bits ανά δευτερόλεπτο, επομένως χρησιμοποιούνται πολλές μονάδες: 1 kbit / s (kilobits ανά δευτερόλεπτο), 1 Mbit / s (megabit ανά δευτερόλεπτο) και 1 Gbit / s (gigabits ανά δευτερόλεπτο).

1 kbps = 1.000 bps 1 Mbps = 1.000.000 bps 1 Gbps = 1.000.000.000 bps

Παρακαλώ σημειώστε ότι εδώ τα προθέματα "κιλό-", "μέγα-" και "γίγα-" δηλώνουν (όπως στο διεθνές σύστημα μονάδων της SI) μια αύξηση ακριβώς χίλιες, ένα εκατομμύριο και ένα δισεκατομμύριο φορές. Θυμηθείτε ότι στις παραδοσιακές μονάδες μέτρησης ποσότητα πληροφοριών"Kilo-" σημαίνει αύξηση 1.024 φορές, "mega-"-1.024 φορές και "giga-"-1.024 φορές.

Καθήκοντα

Ας είναι ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων σε κάποιο δίκτυο v bit / s Αυτό σημαίνει ότι σε ένα δευτερόλεπτο, vκομμάτια, και για τδευτερόλεπτα - v × tκομμάτια.

Πρόβλημα 1... Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων μέσω της γραμμής επικοινωνίας είναι 80 bit / s. Πόσα byte θα μεταφερθούν σε 5 λεπτά;

Λύση... Όπως γνωρίζετε, ο όγκος των πληροφοριών υπολογίζεται από τον τύπο Εγώ = v × t... V αυτή η υπόθεση v= 80 bps και τ= 5 λεπτά Αλλά η ταχύτητα δίνεται σε bits in δώσε μου ένα λεπτόκαι η ώρα είναι λεπτάΕπομένως, για να λάβετε τη σωστή απάντηση, πρέπει να μετατρέψετε τα λεπτά σε δευτερόλεπτα:

τ= 5 × 60 = 300 s

και μόνο τότε κάνουμε τον πολλαπλασιασμό. Αρχικά, λαμβάνουμε τον όγκο των πληροφοριών σε bits:

Εγώ= 80 bits / s × 300 s = 24000 bit

Στη συνέχεια, το μεταφράζουμε σε byte:

Εγώ= 24000: 8 bytes = 3000 bytes

Απάντηση: 3000 byte.

Εργασία 2... Η ταχύτητα επικοινωνίας είναι 100 bit / s. Πόσα δευτερόλεπτα θα χρειαστούν για να μεταφερθεί ένα αρχείο 125-byte;

Λύση... Γνωρίζουμε το ποσοστό baud ( v= 100 bit / s) και ο όγκος των πληροφοριών ( Εγώ= 125 byte). Από τον τύπο Εγώ = v × tπαίρνουμε

τ= Εγώ: v.

Αλλά η ταχύτητα έχει οριστεί κομμάτιαανά δευτερόλεπτο και ο όγκος των πληροφοριών - σε byte... Επομένως, για να "συνδέσετε" τις μονάδες μέτρησης, πρέπει πρώτα να μετατρέψετε την ποσότητα πληροφοριών σε bits (ή την ταχύτητα σε bytes ανά δευτερόλεπτο!):

Εγώ= 125 × 8 bit = 1000 bits.

Τώρα βρίσκουμε τον χρόνο μετάδοσης:

τ= 1000 : 100 = 10 s .

Απάντηση: 10 δευτερόλεπτα.

Πρόβλημα 3... Ποιος είναι ο μέσος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων (σε bits ανά δευτερόλεπτο) εάν ένα αρχείο 200 byte μεταφέρθηκε σε 16 δευτερόλεπτα;

Λύση... Γνωρίζουμε τον όγκο των πληροφοριών ( Εγώ= 200 byte) και χρόνος μεταφοράς δεδομένων ( τ= 16 s). Από τον τύπο Εγώ = v × tπαίρνουμε

v= Εγώ: τ

Αλλά το μέγεθος του αρχείου έχει οριστεί byte, και η ταχύτητα μετάδοσης πρέπει να υπολογιστεί σε κομμάτιαανά δευτερόλεπτο. Επομένως, πρώτα μεταφράζουμε τον όγκο των πληροφοριών σε bit:

Εγώ= 200 × 8 bit = 1600 bit.

Τώρα βρίσκουμε τη μέση ταχύτητα

v= 1600 : 16 = 100 bps .

Λάβετε υπόψη ότι μιλάμε για τον μέσο ρυθμό μετάδοσης, επειδή κατά την ανταλλαγή δεδομένων θα μπορούσε να αλλάξει.

Απάντηση: 100 bps.

1. Σε ποιες μονάδες μετριέται ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων δίκτυα υπολογιστών?

2. Τι σημαίνουν τα προθέματα «kilo-», «mega-» και «giga-» όσον αφορά τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων; Γιατί πιστεύετε ότι αυτά τα προθέματα δεν είναι τα ίδια με ό, τι αφορά τον όγκο των πληροφοριών;

3. Ποιος τύπος χρησιμοποιείται για την επίλυση προβλημάτων ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων;

4. Τι πιστεύετε ότι είναι κύριος λόγοςλάθη στην επίλυση τέτοιων προβλημάτων;

1. Πόσα byte πληροφοριών θα μεταδοθούν σε 24 δευτερόλεπτα μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας με ταχύτητα 1500 bits ανά δευτερόλεπτο;

2. Πόσα byte πληροφοριών θα μεταδοθούν σε 15 δευτερόλεπτα μέσω γραμμής επικοινωνίας με ταχύτητα 9600 bps;

3. Πόσα byte πληροφοριών μεταδίδονται σε 16 δευτερόλεπτα μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας με ρυθμό 256.000 bits ανά δευτερόλεπτο;

4. Πόσα δευτερόλεπτα θα χρειαστούν για τη μεταφορά ενός αρχείου 5 KB μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας 1024 bps;

5. Πόσα δευτερόλεπτα θα χρειαστούν για τη μεταφορά ενός αρχείου 800 byte μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας 200 bps;

6. Πόσα δευτερόλεπτα θα χρειαστούν για να μεταφερθεί ένα αρχείο 256KB μέσω γραμμής επικοινωνίας με ταχύτητα 64 byte ανά δευτερόλεπτο;

7. Το βιβλίο, στο οποίο 400 σελίδες κειμένου (κάθε σελίδα περιέχει 30 γραμμές 60 χαρακτήρων η κάθε μία), κωδικοποιείται σε κωδικοποίηση 8 bit. Πόσα δευτερόλεπτα θα χρειαστούν για να μεταφερθεί αυτό το βιβλίο σε μια γραμμή επικοινωνίας 5 kbps;

8. Πόσα bits ανά δευτερόλεπτο μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας εάν ένα αρχείο 400 byte μεταδόθηκε σε 5 δευτερόλεπτα;

9. Πόσα bits ανά δευτερόλεπτο μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας εάν μεταφερθεί ένα αρχείο 2 Kbyte σε 8 δευτερόλεπτα;

10. Πόσα byte ανά δευτερόλεπτο μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας εάν ένα αρχείο 100 KB μεταφέρθηκε σε 16 δευτερόλεπτα;

Το πιο σημαντικό στο κεφάλαιο 1: · Η επιστήμη των υπολογιστών μελετά ένα ευρύ φάσμα θεμάτων που σχετίζονται με την αυτόματη επεξεργασία δεδομένων. · Ένα άτομο λαμβάνει πληροφορίες για τον κόσμο γύρω με τη βοήθεια των αισθήσεων. · Τα δεδομένα καταγράφονται (κωδικοποιούνται) πληροφορίες. Οι υπολογιστές λειτουργούν μόνο με δεδομένα. · Το σήμα είναι μια αλλαγή στις ιδιότητες του φορέα πληροφοριών. Ένα μήνυμα είναι μια ακολουθία σημάτων. Βασικός διαδικασίες πληροφόρησηςΕίναι η μεταφορά και επεξεργασία πληροφοριών (δεδομένων). · Η μικρότερη μονάδα μέτρησης για τον όγκο των πληροφοριών είναι ένα bit. Αυτό είναι το όνομα της ποσότητας πληροφοριών που μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας ένα δυαδικό ψηφίο ("0" ή "1"). · Με τη χρήση Εγώτα bit μπορούν να κωδικοποιηθούν 2 Εγώδιαφορετικές επιλογές. · 1 byte περιέχει 8 bit. · Σε μονάδες μέτρησης του όγκου των πληροφοριών, χρησιμοποιούνται δυαδικά προθέματα: 1 KB = 2 10 bytes = 1024 bytes 1 MB = 2 20 bytes 1 GB = 2 30 bytes · Ο όγκος πληροφοριών του κειμένου καθορίζεται από το μήκος του το κείμενο και η δύναμη του αλφαβήτου. Όσο περισσότερους χαρακτήρες περιέχει το αλφάβητο, τόσο μεγαλύτερος θα είναι ο όγκος πληροφοριών ενός χαρακτήρα (και του κειμένου στο σύνολό του). Τα περισσότερα από τα σχέδια κωδικοποιούνται σε υπολογιστές στο μορφή ράστερ, δηλαδή, με τη μορφή ενός συνόλου τελείων διαφορετικών χρωμάτων (pixel). Το pixel είναι το μικρότερο στοιχείο μιας εικόνας για το οποίο μπορείτε να ορίσετε το δικό σας χρώμα. · Ο όγκος πληροφοριών της εικόνας καθορίζεται από τον αριθμό των εικονοστοιχείων και τον αριθμό των χρωμάτων που χρησιμοποιούνται. Όσο περισσότερα χρώματα χρησιμοποιούνται στην εικόνα, τόσο μεγαλύτερος θα είναι ο όγκος πληροφοριών ενός pixel (και της εικόνας στο σύνολό της). · Ο ρυθμός baud συνήθως μετριέται σε bits ανά δευτερόλεπτο (bps). Τα δεκαδικά πρόθεμα χρησιμοποιούνται σε μονάδες ρυθμού baud: 1 kbps = 1.000 bps 1 Mbps = 1.000.000 bps 1 Gbps = 1.000.000.000 bps

Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο χαρακτήρες αντί για 0 ​​και 1.

Αγγλική λέξη κομμάτιΕίναι συντομογραφία για την έκφραση Δυαδικό ψηφίο, "Δυαδικό ψηφίο".

Υπάρχει ένας άλλος τύπος γλώσσας, ο οποίος περιλαμβάνει κινέζικα, κορεάτικα, ιαπωνικά. Χρησιμοποιούν ιερογλυφικά, καθένα από τα οποία δηλώνει ξεχωριστή λέξη ή έννοια.

Αγγλική λέξη εικονοκύτταροΕίναι συντομία για στοιχείο εικόνας, στοιχείο εικόνας.

Για την αξιολόγηση της ποιότητας των καναλιών μετάδοσης δεδομένων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

ρυθμός μεταφοράς δεδομένων μέσω του καναλιού επικοινωνίας.

εύρος ζώνης καναλιού επικοινωνίας.

αξιοπιστία της μεταφοράς πληροφοριών ·

την αξιοπιστία του καναλιού επικοινωνίας.

Ποσοστό Baud... Διάκριση μεταξύ baud (διαμόρφωση) και ρυθμών πληροφοριών (bit rate). Ρυθμός πληροφοριών - καθορίζεται από τον αριθμό των bit που μεταδίδονται μέσω του καναλιού επικοινωνίας ανά δευτερόλεπτο, bit / s, το οποίο στην αγγλική έκδοση συμβολίζεται ως bps.

Ο ρυθμός baud μετριέται σε baud (baud). Αυτή η μονάδα ταχύτητας πήρε το όνομά της από το όνομα του Γάλλου εφευρέτη της τηλεγραφικής συσκευής Emilie Baudot - E. Baudot. Baud είναι ο αριθμός των αλλαγών στην κατάσταση του μέσου μετάδοσης ανά δευτερόλεπτο (ή ο αριθμός των αλλαγών σήματος ανά μονάδα χρόνου). Είναι ο ρυθμός baud που καθορίζεται από το εύρος ζώνης γραμμής. Ο ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών 2400 baud σημαίνει ότι η κατάσταση του εκπεμπόμενου σήματος άλλαξε 2400 φορές ανά δευτερόλεπτο, που ισοδυναμεί με συχνότητα 2400 Hz.

Για να επεξηγήσουμε αυτές τις έννοιες, ας στραφούμε στη μετάδοση ψηφιακών δεδομένων μέσω συμβατικών καναλιών τηλεφωνικής επικοινωνίας. Στα πρώτα μοντέλα μόντεμ, αυτές οι δύο ταχύτητες ήταν οι ίδιες. Τα σύγχρονα μόντεμ κωδικοποιούν πολλαπλά bit δεδομένων σε μία αλλαγή κατάστασης αναλογικό σήμακαι είναι προφανές ότι ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων και ο ρυθμός λειτουργίας του καναλιού δεν συμπίπτουν σε αυτή την περίπτωση. Εάν τα Ν δυαδικά ψηφία μεταδίδονται στο διάστημα baud (μεταξύ παρακείμενων αλλαγών σήματος), τότε ο αριθμός των τιμών της διαμορφωμένης παραμέτρου του φορέα (φορέα) είναι ίσος με 2 Ν. Για παράδειγμα, εάν ο αριθμός των διαβαθμίσεων είναι 16 και ο ρυθμός baud είναι 1200, ένα baud αντιστοιχεί σε 4 bit / s και ο ρυθμός πληροφοριών θα είναι 4800 bit / s, δηλ. το ποσοστό bps υπερβαίνει το ρυθμό baud. Συγκεκριμένα, τα μόντεμ για 2.400 και 1.200 bps μεταδίδουν 600 baud και τα μόντεμ για 9.600 και 14.400 bps μεταδίδουν 2.400 baud.

Στα αναλογικά τηλεφωνικά δίκτυα, ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων καθορίζεται από τον τύπο του πρωτοκόλλου που υποστηρίζεται και από τα δύο μόντεμ που συμμετέχουν στη σύνδεση. Έτσι, τα σύγχρονα μόντεμ λειτουργούν σύμφωνα με τα πρωτόκολλα V.34 + με ταχύτητα έως 33600 bps ή με το πρωτόκολλο ανταλλαγής ασύμμετρων δεδομένων V.90 με ταχύτητα μετάδοσης έως 56 Kbps.

Το πρότυπο V.34 + σάς επιτρέπει να εργάζεστε σε τηλεφωνικές γραμμές σχεδόν οποιασδήποτε ποιότητας. Η αρχική σύνδεση των μόντεμ γίνεται μέσω ασύγχρονης διεπαφής με ελάχιστη ταχύτητα 300 bps, η οποία τους επιτρέπει να εργάζονται στις χειρότερες γραμμές. Μετά τη δοκιμή της γραμμής, επιλέγονται οι κύριες παράμετροι μετάδοσης (συχνότητα φορέα 1,6-2,0 kHz, μέθοδος διαμόρφωσης, μετάβαση σε σύγχρονο τρόπο), οι οποίοι μπορούν στη συνέχεια να αλλάξουν δυναμικά χωρίς διακοπή της σύνδεσης, προσαρμόζοντας την αλλαγή στην ποιότητα της γραμμής.

Το πρωτόκολλο V.90 υιοθετήθηκε από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) τον Φεβρουάριο του 1998. Σύμφωνα με αυτό το πρότυπο, τα μόντεμ που εγκαθίστανται από τον χρήστη μπορούν να λαμβάνουν δεδομένα από τον πάροχο δικτύου (κατάντη) με ταχύτητα 56 Kbps και να στέλνουν ( upstream - Upstream) - με ταχύτητες έως 33,6 Kbps. Αυτό επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι τα δεδομένα σε έναν κόμβο δικτύου που συνδέεται με ένα ψηφιακό κανάλι υπόκεινται μόνο σε ψηφιακή κωδικοποίηση και όχι σε μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό, το οποίο εισάγει πάντα δειγματοληψία και κβαντισμό θορύβου. Από την πλευρά του χρήστη, λόγω του "τελευταίου αναλογικού μιλίου", πραγματοποιείται τόσο ψηφιακή σε αναλογική (στο μόντεμ) όσο και αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή (στο PBX), οπότε η αύξηση της ταχύτητας είναι αδύνατη. Προφανώς, ένα τέτοιο σχήμα μπορεί να εφαρμοστεί μόνο όταν ένα από τα μόντεμ έχει πρόσβαση σε ψηφιακό κανάλι. Στην πραγματικότητα, μόνο ένας πάροχος Διαδικτύου μπορεί να συνδεθεί στο τηλεφωνικό κέντρο του χρήστη με ένα ψηφιακό κανάλι.

Για συνδέσεις συνδρομητών-συνδρομητών μέσω του δημόσιου τηλεφωνικού δικτύου μεταγωγής, η νέα τεχνολογία είναι ακατάλληλη και η λειτουργία είναι δυνατή μόνο με ταχύτητα που δεν υπερβαίνει τα 33,6 Kbps.

Οι ρυθμοί μεταφοράς ψηφιακών πληροφοριών για διαφορετικούς τύπους LAN εμφανίζονται στον Πίνακα 2.1 και για παγκόσμια δίκτυαστον πίνακα 2.2.

Πίνακας 2.1

Τύπος δικτύου (πρωτόκολλο σύνδεσης δεδομένων)	Τύπος γραμμής δεδομένων
	Παχύ ομοαξονικό καλώδιο (10Base-5) Λεπτό ομοαξονικό καλώδιο (10base-2) Ασταθής στριμμένο ζευγάριΚατηγορία UTP 3 (10Base-T) Οπτικές ίνες (10Base-F)
	Οπτικές ίνες (100Base-FX)
Gigabit Ethernet	Πολυμορφικές ίνες (1000Base-SX) Fiberνα μονής λειτουργίας (1000Base-LX) Διπλό καλώδιο (1000Base-CX)
Δαχτυλίδι διακριτικού (Δαχτυλίδι διακριτικού υψηλής ταχύτητας)	Οπτική ίνα
FDDI (Διασύνδεση δεδομένων διανομής ινών)	Οπτική ίνα

Πίνακας 2.2

Ιεραρχία των ταχυτήτων ψηφιακά κανάλιαπαγκόσμια δίκτυα

Τύπος δικτύου	Τύπος διεπαφής και γραμμή δεδομένων		Ρυθμός μεταφοράς δεδομένων, Mbps
	T1 / E1, καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους Ομοαξονικό καλώδιο T2 / E2 T3 / E3, ομοαξονικά και οπτικά καλώδια ή ραδιοφωνικές συνδέσεις μικροκυμάτων
	STS-3, OC-3 / STM-1 STS-9, OC-9 / STM-3 STS-12, OC-12 / STM-4 STS-18, OC-18 / STM-6 STS-24, OC-24 / STM-8 STS-36, OC-36 / STM-12 STS-48, OC-48 / STM-16
	BRI (βασικό) PRI (ειδικό)
	Συνδρομητικό δίκτυο (Upstream) Συνδρομητικό δίκτυο (κατάντη)

Έχουν επιτευχθεί ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων σε γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών. Σε πειραματικό εξοπλισμό που χρησιμοποιεί τη μέθοδο της πολυπλεξίας με διαίρεση καναλιών με μήκη κύματος (WDM - Wavelengths Division Multiplexing), επιτεύχθηκε ταχύτητα 1100 Gbit / s σε απόσταση 150 km. Σε ένα από τα υπάρχοντα συστήματα που βασίζονται σε WDM, η μετάδοση είναι με ταχύτητα 40 Gbit / s σε αποστάσεις έως 320 km. Στη μέθοδο WDM, κατανέμονται αρκετές συχνότητες φορέων (κανάλια). Έτσι, στο τελευταίο αναφερόμενο σύστημα, υπάρχουν 16 τέτοια κανάλια κοντά σε συχνότητα 4 * 10 5 GHz, σε απόσταση μεταξύ τους κατά 10 3 GHz, σε κάθε κανάλι επιτυγχάνεται ταχύτητα 2,5 Gbit / s.

Το μέγιστο δυνατό ποσοστό πληροφόρησης, διακίνησηντο (εύρος ζώνης) σχετίζεται με το εύρος ζώνης F (ακριβέστερα, με την ανώτερη συχνότητα του εύρους ζώνης) του καναλιού επικοινωνίας με τον τύπο Hartley-Shannon. Έστω Ν είναι ο αριθμός πιθανών διακριτών τιμών σήματος, για παράδειγμα, ο αριθμός των διαφορετικών τιμών της διαμορφωμένης παραμέτρου. Στη συνέχεια, για μία αλλαγή στο μέγεθος του σήματος, σύμφωνα με τον τύπο Hartley, δεν υπάρχουν περισσότερα από I = log 2 N bits πληροφοριών.

Ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης πληροφοριών μπορεί να οριστεί ως

С = log 2 N / t,

όπου t είναι η διάρκεια των μεταβατικών διεργασιών, περίπου ίση με (3-4) Т В, και Т В = 1 / (2πF). Τότε

bit / s,(2.1)

Στην περίπτωση ενός θορυβώδους καναλιού, ο αριθμός των διακριτών τιμών του διαμορφωμένου σήματος Ν πρέπει να είναι ≤ 1 + A, όπου A είναι ο λόγος ισχύος σήματος προς παρεμβολές.

Για τους χρήστες των δικτύων υπολογιστών, δεν έχουν σημασία αφηρημένα bit ανά δευτερόλεπτο, αλλά πληροφορίες, η μονάδα μέτρησης των οποίων είναι bytes ή χαρακτήρες. Επομένως, ένα πιο βολικό χαρακτηριστικό του καναλιού είναι το πραγματική ή αποτελεσματική ταχύτητα, ο οποίος υπολογίζεται από τον αριθμό των χαρακτήρων (χαρακτήρων) που μεταδίδονται μέσω του καναλιού ανά δευτερόλεπτο (cps, χαρακτήρας ανά δευτερόλεπτο), χωρίς να περιλαμβάνονται τα γενικά έξοδα (για παράδειγμα, κομμάτια της αρχής και του τέλους ενός μπλοκ, κεφαλίδες μπλοκ και αθροίσματα ελέγχου).

Η πραγματική ταχύτητα εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου όχι μόνο του ρυθμού μεταφοράς δεδομένων, αλλά και της μεθόδου μετάδοσης, καθώς και της ποιότητας του καναλιού επικοινωνίας, των συνθηκών λειτουργίας του και της δομής των μηνυμάτων. Για παράδειγμα, δεδομένου ότι κατά μέσο όρο, με μια ασύγχρονη μέθοδο μετάδοσης δεδομένων μέσω μόντεμ, κάθε 10 μεταδιδόμενα bit αντιστοιχεί σε 1 byte ή 1 σύμβολο μηνύματος, στη συνέχεια 1 cps = 10 bps. Για να αυξηθεί η αποτελεσματική ταχύτητα μετάδοσης, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι συμπίεσης πληροφοριών, που εφαρμόζονται τόσο από τα ίδια τα μόντεμ όσο και από το λογισμικό επικοινωνίας.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό κάθε συστήματος επικοινωνίας είναι η αξιοπιστία των πληροφοριών που διαβιβάζονται. Αξιοπιστία της μεταφοράς πληροφοριώνή ποσοστό σφάλματος(λόγος σφάλματος) υπολογίζεται είτε ως η πιθανότητα μετάδοσης χωρίς σφάλματα ενός μπλοκ δεδομένων, είτε ως ο λόγος του αριθμού των λανθασμένα μεταδιδόμενων δυαδικών ψηφίων προς τον συνολικό αριθμό των μεταδιδόμενων δυαδικών ψηφίων (μονάδα: αριθμός σφαλμάτων ανά σήμα - λάθη / πρόσημο ) Για παράδειγμα, μια πιθανότητα 0,999 αντιστοιχεί σε 1 σφάλμα ανά 1000 bit (πολύ κακό κανάλι). Το απαιτούμενο επίπεδο εμπιστοσύνης πρέπει να παρέχεται τόσο από τον εξοπλισμό του καναλιού όσο και από την κατάσταση της γραμμής επικοινωνίας. Είναι ανέφικτο να χρησιμοποιείτε ακριβό εξοπλισμό εάν η γραμμή επικοινωνίας δεν παρέχει τις απαραίτητες απαιτήσεις για ασυλία θορύβου.

Κατά τη μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών, αυτός ο δείκτης πρέπει να βρίσκεται εντός του εύρους των 10 -8 -10 -12 σφαλμάτων / σημείου, δηλ. δεν επιτρέπονται περισσότερα από ένα σφάλματα ανά 100 εκατομμύρια bit που μεταδίδονται. Για σύγκριση, ο επιτρεπτός αριθμός σφαλμάτων στην τηλεγραφική επικοινωνία είναι περίπου 3 · 10 -5 ανά χαρακτήρα.

Τέλος, η αξιοπιστία ενός συστήματος επικοινωνίας καθορίζεται είτε από το κλάσμα του χρόνου λειτουργίας στο συνολικό χρόνο λειτουργίας, είτε από τον μέσο χρόνο λειτουργίας σε ώρες. Το δεύτερο χαρακτηριστικό σας επιτρέπει να αξιολογήσετε αποτελεσματικότερα την αξιοπιστία του συστήματος.

Για τα δίκτυα υπολογιστών, ο μέσος χρόνος λειτουργίας πρέπει να είναι αρκετά μεγάλος και να είναι τουλάχιστον αρκετές χιλιάδες ώρες.

Η ταχύτητα του διαδικτύου είναι η ποσότητα των πληροφοριών που λαμβάνονται και μεταδίδονται από έναν υπολογιστή για μια χρονική περίοδο. Τώρα αυτή η παράμετρος μετριέται συχνότερα σε Megabits ανά δευτερόλεπτο, αλλά αυτή δεν είναι η μόνη τιμή, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν kilobits ανά δευτερόλεπτο. Τα gigabits δεν χρησιμοποιούνται ακόμη στην καθημερινή ζωή.

Ταυτόχρονα, το μέγεθος των μεταφερόμενων αρχείων συνήθως μετράται σε byte, αλλά ο χρόνος δεν λαμβάνεται υπόψη. Για παράδειγμα: Bytes, MB ή GB.

Είναι πολύ εύκολο να υπολογίσετε τον χρόνο που απαιτείται για τη λήψη ενός αρχείου από το δίκτυο χρησιμοποιώντας απλή φόρμουλα... Είναι γνωστό ότι η ελάχιστη ποσότητα πληροφοριών είναι λίγο. Στη συνέχεια έρχεται ένα byte, το οποίο περιέχει 8 bit πληροφοριών. Έτσι, μια ταχύτητα 10 megabit ανά δευτερόλεπτο (10/8 = 1,25) σας επιτρέπει να μεταφέρετε 1,25 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Λοιπόν, 100 Mbps - 12,5 Megabytes (100/8), αντίστοιχα.

Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε πόσο χρειάζεται για να κατεβάσετε ένα αρχείο συγκεκριμένου μεγέθους από το Διαδίκτυο. Για παράδειγμα, μια ταινία 2 GB που έχει ληφθεί με ταχύτητα 100 Megabits ανά δευτερόλεπτο μπορεί να μεταφορτωθεί σε 3 λεπτά. Τα 2 GB είναι 2048 Megabytes, τα οποία πρέπει να διαιρεθούν με 12,5. Παίρνουμε 163 δευτερόλεπτα, που είναι περίπου 3 λεπτά.
Δυστυχώς, δεν είναι όλοι εξοικειωμένοι με τις μονάδες στις οποίες είναι συνηθισμένο να μετράμε πληροφορίες, επομένως θα αναφέρουμε τις κύριες μονάδες:

1 byte είναι 8 bit
1 kilobyte (KB) αντιστοιχεί σε 1024 byte
1 Megabyte (MB) θα είναι ίσο με 1024 KB
1 Gigabyte (GB) ισούται με 1024 MB, αντίστοιχα
1 Terabyte - 1024 GB

Τι επηρεάζει την ταχύτητα

Η ταχύτητα με την οποία θα λειτουργεί το Διαδίκτυο στη συσκευή εξαρτάται κυρίως από:

Από τιμολόγιοπαρέχεται από τον πάροχο
Από το εύρος ζώνης του καναλιού. Συχνά ο πάροχος παρέχει τη συνολική ταχύτητα στους συνδρομητές. Δηλαδή, το κανάλι χωρίζεται σε όλα και αν όλοι οι χρήστες χρησιμοποιούν ενεργά το δίκτυο, τότε η ταχύτητα μπορεί επίσης να μειωθεί.
Από τη θέση και τις ρυθμίσεις του ιστότοπου στον οποίο έχει πρόσβαση ο χρήστης. Ορισμένοι πόροι έχουν περιορισμούς και δεν σας επιτρέπουν να ξεπεράσετε ένα συγκεκριμένο όριο κατά τη φόρτωση. Επίσης, ο ιστότοπος ενδέχεται να βρίσκεται σε άλλη ήπειρο, κάτι που θα επηρεάσει επίσης τη φόρτωση.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων επηρεάζεται τόσο από εξωτερικούς όσο και από εσωτερικούς παράγοντες, όπως:

Τοποθεσία του διακομιστή στον οποίο γίνεται πρόσβαση
Προσαρμογή και πλάτος Κανάλι Wi-Fiδρομολογητή, εάν η σύνδεση είναι "μέσω του αέρα"
Εφαρμογές που εκτελούνται στη συσκευή
Antiviruses και firewalls
Ρύθμιση λειτουργικού συστήματος και υπολογιστή