Открытый урок по информатике
Тема: «Передача информации. Скорость передачи информации»
Цели:
Образовательная:
ввести понятия источника, приёмника и канала передачи информации.
скорость передачи информации и пропускная способность канала;
решение задач на скорость передачи информации
Развивающая:
развивать познавательный интерес,
развитие навыка работы в группе,
Воспитывающая:
воспитание аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
1. Повторение ранее изученного материала
Понятие информации
Информация – в общем случае, совокупность сведений о каких-либо событиях, явлениях, предметах, получаемых в результате взаимодействия с внешней средой. Формой представления информации является сообщение.
Виды и свойства информации
Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:
графическая;
звуковая;
текстовая;
числовая;
Единицы измерения количества информации
- 1 байт = 8 бит,
- 1 килобайт = 1024 байт,
- 1 мегабайт = 1024 Кбайт,
- 1 гигабайт = 1024 Мбайт,
- 1 терабайт = 1024 Гбайт,
- 1 петабайт = 1024 Тбайт.
2. Введение нового материала
Все виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), то есть в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием. Соответственно раз если можно данные импульсы сохранять и обрабатывать при помощи компьютерных устройств, значит их можно и передавать.
Для передачи информации необходимы:
Источник информации – система из которой информация передаётся.
Канал передачи информации – способ при помощи которого осуществляется передача информации.
Приемник информации – система, которая осуществляет получение необходимой информации.
Преобразование информации в сигналы, удобные для прохождения по линии связи, осуществляется передатчиком.
В процессе преобразования информации в сигнал происходит её кодирование. В широком смысле кодированием называется преобразование информации в сигнал. В узком смысле кодирование – это преобразование информации в сочетание определенных символов. В нашем случае в последовательность 1 и 0.
На приемной стороне осуществляется обратная операция декодирования, т.е. восстановление по принятому сигналу переданной информации.
Декодирующее устройство, (декодер) преобразует принятый сигнал к виду удобному для восприятия получателем.
Одними из самых важных свойств передачи информации являются скорость передачи информации и пропускная способность канала.
Скорость передачи данных - скорость, с которой передается или принимается информация в двоичной форме. Обычно скорость передачи данных измеряется количеством бит, переданных в одну секунду.
Минимальная единица измерения скорости передачи информации – 1 бит в секунду (1 бит/сек)
Пропускная способность канала связи - максимальная скорость передачи данных от источника к получателю.
Обе величины измеряются в бит/сек, что часто путают с Байт/сек и обращаются к поставщикам (провайдерам) услуг связи в связи с ухудшением скорости или несоответствии скорости передачи информации.
Решение задач
Решение задач на скорость передачи информации практически полностью совпадает с решением задач на скорость, время и расстояние.
S – размер передаваемой информации
V – скорость передачи информации
T – время передачи информации
Поэтому формулы: справедливы при решении задач на скорость передачи информации. Однако следует помнить, что все величины измерения должны совпадать. (если скорость в Кбайт/сек, то время в секундах, а размер в Килобайтах)
Рассмотрим пример задачи:
Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать цветное изображение размером 640*480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется 3 байтами.
Решение:
Определим количество пикселей в изображении:
640*480= 307200 пикселей
Т.к. каждый пиксель кодируется 3 байтами, определим информационный объем изображения:
307200 * 3 = 921600 байт
Заметим, что скорость передачи информации измеряется в бит/сек, а информационный вес изображения в байтах. Переведем скорость в байт/сек, для удобства подсчета:
28800: 8 = 3600 байт/сек
Определяем время передачи сообщения, если скорость равна 3600 байт/сек:
921600: 3600 = 256 сек
Ответ: 256 секунд потребуется
Задачи:
Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/сек. Через данное соединение передают файл размером 375 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.
Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать 100 страниц текста в 30 сток по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется одним байтом.
Скорость передачи данных через модемное соединение равна 56 Кбит/сек. Передача текстового файла через это соединение заняла 12 сек. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке UNICODE.
Модем передает данные со скоростью 56 Кбит/сек. Передача текстового файла заняла 4,5 минуты. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке Unicode, а на одной странице – 3072 символа.
Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36 Кбит/сек. Сколько секунд потребуется модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2 304 символа?
Разведчик Белов должен передать сообщение: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» пеленгатор определяет место передачи, если она длиться не менее 2 минут. С какой скоростью (бит/сек) должен передавать радиограмму разведчик?
Задачи:
Известно, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 мин. Определите максимальный размер файла (Кбайт), который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информацию в среднем со скоростью 32 Кбит/сек.
Определяем время подключения в секундах:
10 мин * 60 = 600 сек.
Определяем размер файла, передаваемый модемом за 600 сек,:
600 сек * 32 К бит/сек = 19200 К бит
Переводим в Кбайты, как требуется по условию задачи:
19200 Кбит/8 = 2400 Кбайт.
Ответ: 2400 Кбайт
7. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/сек. Через данное соединение передают файл размером 375 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.
Переводим размер файла в биты:
375 Кбайт * 8 *1024 = 3072000 бит
Определяем время передачи файла в секундах:
3072000 бит / 64000 бит/сек = 48 сек.
Ответ: 48 сек
8. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать 100 страниц текста в 30 сток по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется одним байтом.
Определяем количество символов на одной странице текста:
30 строк * 60 символов = 1800 символов.
Определяем информационный объем всего текста, при условии, что один символ = 1 байту.
1800 симв * 100 стр = 180000 байт = 1440000 бит
Определяем время передачи сообщения:
1440000 бит/ 28800 бит/сек = 50 сек.
Ответ: 50 сек
9. Скорость передачи данных через модемное соединение равна 56 Кбит/сек. Передача текстового файла через это соединение заняла 12 сек. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке UNICODE.
Определяем информационный объем переданного текста:
56 Кбит/сек * 12 сек = 672 Кбита
Переводим в байты:
672 Кбита * 1024/8 = 86016 байт
Так как при использовании кодировки Unicode один символ кодируется 2 байтами, находим количество символов:
86016 байт/2 = 43008 символов
Ответ: 43008 символов
10. Модем передает данные со скоростью 56 Кбит/сек. Передача текстового файла заняла 4,5 минуты. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке Unicode, а на одной странице – 3072 символа.
Переводим минуты в секунды:
4,5 мин = 4*60+30=270 сек.
Определяем объем переданного файла:
270 сек * 56 Кбит/сек = 15120 Кбит = 1935360 байт
Одна страница текста содержит 3072 символа*2 байта = 6144 байт информации.
Определяем количество страниц в тексте:
1935360 байт/6144 байт = 315 страниц
Ответ: 315 страниц
11. Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна
36 Кбит/сек. Сколько секунд потребуется модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2 304 символа?
В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется одним байтом.
Определяем объем сообщения:
4 стр.* 2304 симв.= 9216 символов = 9216 байт = 9216*8/1024 = 72 Кбита.
Определяем время передачи:
72 Кбита/36 Кбит/сек = 2 сек
Ответ: 2 сек
12. Разведчик Белов должен передать сообщение: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» пеленгатор определяет место передачи, если она длиться не менее 2 минут. С какой скоростью (бит/сек) должен передавать радиограмму разведчик?
Определяем информационный объем сообщения: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» – содержит 37 символов, то есть равно 37 байт = 296 бит.
Время передачи должно быть меньше 2 минут или 120 секунд.
При этом скорость передачи должна быть больше, чем 296 бит/120 сек = 2,5 бит/сек. Округляем в большую сторону и получаем
3 бит/сек.
Ответ: 3 бит/сек
Количество информации, передаваемой по каналу в единицу времени, называют скоростью передачи информации .
Скорость передачи информации по каналам связи оценивается числом бит информации, передаваемых к ее получателю в течение одной секунды (бит/ с ).
Заметим, что на первых этапах развития электросвязи каждое изменение информационного параметра несущего сигнала давало получателю один бит информации и скорость передачи оценивалась в бодах (например, она использовалась для оценки скорости передачи телеграфных данных, в которых каждый «элементарный» сигнал переносил один бит информации). Сегодня же скорость передачи оценивают в бит/сек , так как каждое изменение информационного параметра сигнала современных средств передачи данных может переносить информацию в несколько бит.
Если от источника В по каналу связи передается s символов в единицу времени, а среднее количество информации на один символ равно H(B) , то скорость передачи информации: С = s H(B).
В случае цифровых сигналов (при условии их равновероятности и независимости) максимум энтропии для источника В с числом символов алфавита m определяется формулой H(B) max = log 2 m .
Максимально возможную скорость передачи информации называют пропускнойспособностью канала связи. Она определяться величиной
G= C max = s log 2 m .
Переменные формулы пропускной способности зависят от ряда физических характеристик линии связи, мощности источника сообщений и шумов в канале связи.
Пропускная способность определяется не только физическими характеристики проводящей среды (симметричные, коаксиальные или волоконно-оптические кабели, витая пара и др.), но и спектром передаваемых сигналов. К числу наиболее важных физических характеристик линий связи относят затухание и полосу пропускания .
Параметры линий связи обычно оценивают применительно к сигналам синусоидальной формы. Если подать на один конец линии связи (не имеющей усилителей) синусоидальный сигнал фиксированной частоты и амплитуды, то на другом конце мы получим ослабленный сигнал, т.е. имеющий меньшую амплитуду.
Затухание характеризует уменьшение амплитуды или мощности сигнала при прохождении по линии связи сигнала определенной частоты или диапазона частот. Для проводных кабелей измеряется в децибелах на метр и вычисляется по формуле:
А=10 lg 10 P вых /Р вх,
где P вых и Р вх - соответственно мощность сигнала на входе и выходе линии в 1 м.
Затухание зависит от частоты сигнала. На рис. 1.13 показана типичная форма амплитудно-частотной характеристики, характеризующей затухание сигналов разной частоты. Чем ниже модуль затухания, тем более качественная линия связи (логарифм числа меньше 1 всегда отрицательное число).
Затухание -важнейший параметр для линий связи в вычислительных сетях, причем стандарты устанавливают стандартные значения величины затухания для различных типов кабелей, применяемых при прокладке вычислительных сетей. Так, кабель в виде витой пары 5 категории для внутренней проводки должен иметь затухание не ниже -23,6 дБ, а 6 категории – не ниже 20,6 на частоте 100 мГц при длине линии 100 м. Типичные значения величины затухания кабелей на основе оптоволокна: от 0,15 до 3 дБ на 1000 м.
Полоса пропускания – непрерывный диапазон частот, для каждой из которых отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного не меньше некоторой величины. Часто это отношение берут равным 0,5 (см. рис. 1.13). Измеряется в герцах (Гц). Разность значений крайних частот диапазона называют шириной полосы пропускания .
Фактически, полоса пропускания – это интервал частот, используемый данным каналом связи для передачи сигналов. Для различных расчетов важно знать максимальное значение частоты из данной полосы (n m), поскольку именно ей определяется возможная скорость передачи информации по каналу.
Передатчики сигналов, посылающие сигналы в линию связи (например, адаптер или модем) характеризуются мощностью . Уровень мощности сигнала определяется в децибелах на 1 мВт по формуле (такую единицу мощности обозначают- дБм):
p=10 lgP (дБм), где Р- мощность в мВт.
Важной характеристикой проводных линий связи (например, для коаксиального кабеля) является волновое сопротивление . Это полное (комплексное) сопротивление, которое встречает распространяющаяся по кабелю электромагнитная волна определенной частоты. Измеряется в омах. Для снижения затухания надо чтобы выходное волновое сопротивление передатчика было примерно равно волновому сопротивлению линии связи.
Рис.1.13. Амплитудно- частотная характеристика канала связи
Известно, что сигнал любой формы можно получить, просуммировав несколько сигналов синусоидальной формы с разной частотой и амплитудой. Набор частот, которые надо просуммировать, чтобы получить данный сигнал, называют спектром сигнала. Если какие-то частоты из спектра сильно затухают, то это отражается на форме сигнала. Очевидно, качество передачи сигналов существенно зависит от полосы пропускания. Так, согласно стандартам для качественной передачи телефонных разговоров линия связи должна иметь полосу пропускания не менее 3400 Гц.
Существует связь между полосой пропускания и максимальной пропускной способностью, которую установил К. Шеннон:
G =F log 2 (1 + P c /P ш) бит/сек, где
G – максимальная пропускная способность, F – ширина полосы пропускания в Гц, P с – мощность сигнала, Р ш – мощность шума.
Определение мощности сигнала и шума достаточно сложная задача. Однако существует другая формула, полученная Найквистом для случая дискретных сигналов, которую можно применить, когда известно число состояний информационного параметра:
G =2 F log 2 М (бит/сек),
где F – ширина полосы пропускания в Гц, М – число возможных состояний информационного параметра. Из этой формулы следует, что при М=2 (т.е. когда каждое изменение параметра сигнала несет один бит информации) пропускная способность равна удвоенному значению полосы пропускания.
При влиянии помех (шумов) на передаваемые символы некоторые из них могут искажаться. Тогда, с учетом ранее приведенных формул для энтропии, количество получаемой информации и, соответственно, пропускная способность канала связи уменьшатся.
Для случая передачи равновероятных цифровых символов и одинаковых вероятностях замены при передаче значений 1(0) на ложные 0(1) максимальная пропускная способность C макс = s×=s×, где P ош –вероятность ошибки.
График, иллюстрирующий форму зависимости отношения C макс /s (т.е. количества передаваемой информации на символ) от Р ош, представлен на рис.1.14.
Рис.1.14. Зависимость пропускной способности от ошибок в канале связи
Все виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), то есть в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц – машинным языком.
Эти цифры можно рассматривать как два равновероятностных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.
Даже сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания Binary digit, то есть двоичный разряд.
Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом две цифры несут информацию 2 бита, три разряда – 3 бита и т.д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.
Передача информации в информационной системе.
Система состоит из отправителя информации, линии связи и получателя информации. Сообщение для передачи его в соответствующий адрес должно быть предварительно преобразовано в сигнал. Под сигналом понимается изменяющаяся физическая величина, отображающее сообщение. Сигнал – материальный переносчик сообщения, то есть изменяющаяся физическая величина, обеспечивающая передачу информации по линии связи. Физическая среда, по которой происходит передача сигналов от передатчика к приемнику, называется линией связи.
В современной технике нашли применение электрические, электромагнитные, световые, механические, звуковые, ультразвуковые сигналы. Для передачи сообщений необходимо принять тот переносчик, который способен эффективно распределяться по используемой в системе линии связи.
Преобразование сообщений в сигналы, удобные для прохождения по линии связи, осуществляется передатчиком.
В процессе преобразования дискретных сообщений в сигнал происходит кодирование сообщения. В широком смысле кодированием называется преобразование сообщений в сигнал. В узком смысле кодирование – это отображение дискретных сообщений сигналами в виде определенных сочетаний символов. Устройство, осуществляющее кодирование называется кодером.
При передаче сигналы подвергаются воздействию помех. Под помехами подразумеваются любые мешающие внешние возмущения или воздействия (атмосферные помехи, влияние посторонних источников сигналов), а также искажения сигналов в самой аппаратуре (аппаратурные помехи), вызывающие случайное отклонение принятого сообщения (сигнала) от передаваемого.
На приемной стороне осуществляется обратная операция декодирования, т.е. восстановление по принятому сигналу переданного сообщения.
Решающее устройство, помещенное после приемника, осуществляет обработку принятого сигнала с целью наиболее полного извлечения из него информации.
Декодирующее устройство, (декодер) преобразует принятый сигнал к виду удобному для восприятия получателем.
Совокупность средств, предназначенных для передачи сигнала, называется каналом связи. Одна и та же линия связи может использоваться для передачи сигналов между многими источниками и приемниками, то есть линия связи может обслуживать несколько каналов.
При синтезе систем передачи информации приходится решать две основные проблемы, связанные с передачей сообщений:
Обеспечение помехоустойчивости передачи сообщений
Обеспечение высокой эффективности передачи сообщений
Под помехоустойчивостью понимается способность информации противостоять вредному воздействию помех. При данных условиях, т.е. при заданной помехе, помехоустойчивость определяет верность передачи информации. Под верностью понимается мера соответствия принятого сообщения (сигнала) переданному сообщению (сигналу).
Под эффективностью системы передачи информации понимается способность системы обеспечивать передачу заданного количества информации наиболее экономичным способом. Эффективность характеризует способность системы обеспечить передачу данного количества информации с наименьшими затратами мощности сигнала, времени и полосы частот.
Теория информации устанавливает критерии оценки помехоустойчивости и эффективности информационных систем, а также указывает общие пути повышения помехоустойчивости и эффективности.
Скорость передачи данных - скорость, с которой передается или принимается информация в двоичной форме. Обычно скорость передачи данных измеряется количеством бит, переданных в одну секунду.
Биты в секунду - единица скорости передачи информации, равная количеству двоичных разрядов, пропускаемых каналом связи в 1 секунду с учетом и полезной и служебной информации.
Пропускная способность канала связи - максимальная скорость передачи данных от источника к получателю.
Символы в секунду - единица измерения скорости передачи (только) полезной информации.
Переход к более крупным единицам измерения
Ограничения на максимальную мощность алфавита не существует, но есть алфавит, который можно считать достаточным (на современном этапе) для работы с информацией, как для человека, так и для технических устройств. Он включает в себя: латинский алфавит, алфавит языка страны, числа, спецсимволы - всего около 200 знаков. По приведенной выше таблице можно сделать вывод, что 7 битов информации недостаточно, требуется 8 битов, чтобы закодировать любой символ такого алфавита, 256 = 28. 8 бит образуют 1 байт. То есть для кодирования символа компьютерного алфавита используется 1 байт. Укрупнение единиц измерения информации аналогично применяемому в физике - используют приставки «кило», «мега», «гига». При этом следует помнить, что основание не 10, а 2.
1 Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байт,
1 Мб(мегабайт) = 210 Кб = 220 байт и т. д.
Умение оценивать количество информации в сообщении поможет определить скорость информационного потока по каналам связи. Максимальную скорость передачи информации по каналу связи называют пропускной способностью канала связи. Самым совершенным средством связи на сегодня являются оптические световоды. Информация передается в виде световых импульсов, посылаемых лазерным излучателем. У этих средств связи высокая помехоустойчивость и пропускная способность более 100Мбит/с.
С течением технического прогресса расширились и возможности интернета. Однако для того, чтобы пользователь мог ими воспользоваться в полной мере, необходимо стабильное и высокоскоростное соединение. В первую очередь оно зависит от пропускной способности каналов связи. Поэтому необходимо выяснить, как измерить скорость передачи данных и какие факторы на нее влияют.
Что такое пропускная способность каналов связи?
Для того чтобы ознакомиться и понять новый термин, нужно знать, что представляет собой канал связи. Если говорить простым языком, каналы связи - это устройства и средства, благодаря которым осуществляется передача на расстоянии. К примеру, связь между компьютерами осуществляется благодаря оптоволоконным и кабельным сетям. Кроме того, распространен способ связи по радиоканалу (компьютер, подключенный к модему или же сети Wi-Fi).
Пропускной же способностью называют максимальную скорость передачи информации за одну определенную единицу времени.
Обычно для обозначения пропускной способности используют следующие единицы:
Измерение пропускной способности
Измерение пропускной способности - достаточно важная операция. Она осуществляется для того, чтобы узнать точную скорость интернет-соединения. Измерение можно осуществить с помощью следующих действий:
- Наиболее простое - загрузка объемного файла и отправление его на другой конец. Недостатком является то, что невозможно определить точность измерения.
- Кроме того, можно воспользоваться ресурсом speedtest.net. Сервис позволяет измерить ширину интернет-канала, «ведущего» к серверу. Однако для целостного измерения этот способ также не подходит, сервис дает данные обо всей линии до сервера, а не о конкретном канале связи. Кроме того, подвергаемый измерению объект не имеет выхода в глобальную сеть Интернет.
- Оптимальным решением для измерения станет клиент-серверная утилита Iperf. Она позволяет измерить время, количество переданных данных. После завершения операции программа предоставляет пользователю отчет.
Благодаря вышеперечисленным способам, можно без особых проблем измерить реальную скорость интернет-соединения. Если показания не удовлетворяют текущие потребности, то, возможно, нужно задуматься о смене провайдера.
Расчет пропускной способности
Для того чтобы найти и рассчитать пропускную способность линии связи, необходимо воспользоваться теоремой Шеннона-Хартли. Она гласит: найти пропускную способность канала (линии) связи можно, рассчитав взаимную связь между потенциальной пропускной способностью, а также полосой пропускания линии связи. Формула для расчета пропускной способности выглядит следующим образом:
I=Glog 2 (1+A s /A n).
В данной формуле каждый элемент имеет свое значение:
- I - обозначает параметр максимальной пропускной способности.
- G - параметр ширины полосы, предназначенной для пропускания сигнала.
- A s / A n - соотношение шума и сигнала.
Теорема Шеннона-Хартли позволяет сказать, что для уменьшения внешних шумов или же увеличения силы сигнала лучше всего использовать широкий кабель для передачи данных.
Способы передачи сигнала
На сегодняшний день существует три основных способа передачи сигнала между компьютерами:
- Передача по радиосетям.
- Передача данных по кабелю.
- Передача данных через оптоволоконные соединения.
Каждый из этих способов имеет индивидуальные характеристики каналов связи, речь о которых пойдет ниже.
К преимуществам передачи информации через радиоканалы можно отнести: универсальность использования, простоту монтажа и настройки такого оборудования. Как правило, для получения и способом используется радиопередатчик. Он может представлять собой модем для компьютера или же Wi-Fi адаптер.
Недостатками такого способа передачи можно назвать нестабильную и сравнительно низкую скорость, большую зависимость от наличия радиовышек, а также дороговизну использования (мобильный интернет практически в два раза дороже «стационарного»).
Плюсами передачи данных по кабелю являются: надежность, простота эксплуатации и обслуживания. Информация передается посредством электрического тока. Условно говоря, ток под определенным напряжением перемещается из пункта А в пункт Б. А позже преобразуется в информацию. Провода отлично выдерживают перепады температур, сгибания и механическое воздействие. К минусам можно отнести нестабильную скорость, а также ухудшение соединения из-за дождя или грозы.
Пожалуй, самой совершенной на данный момент технологией по передаче данных является использование оптоволоконного кабеля. В конструкции каналов связи сети каналов связи применяются миллионы мельчайших стеклянных трубок. А сигнал, передаваемый по ним, представляет собой световой импульс. Так как скорость света в несколько раз выше скорости тока, данная технология позволила в несколько сотен раз ускорить интернет-соединение.
К недостаткам же можно отнести хрупкость оптоволоконных кабелей. Во-первых, они не выдерживают механические повреждения: разбившиеся трубки не могут пропускать через себя световой сигнал, также резкие перепады температур приводят к их растрескиванию. Ну а повышенный радиационный фон делает трубки мутными - из-за этого сигнал может ухудшаться. Кроме того, оптоволоконный кабель тяжело восстановить в случае разрыва, поэтому приходится полностью его менять.
Вышесказанное наводит на мысль о том, что с течением времени каналы связи и сети каналов связи совершенствуются, что приводит к увеличению скорости передачи данных.
Средняя пропускная способность линий связи
Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что каналы связи различны по своим свойствам, которые влияют на скорость передачи информации. Как говорилось ранее, каналы связи могут быть проводными, беспроводными и основанными на использовании оптоволоконных кабелей. Последний тип создания сетей передачи данных наиболее эффективен. И его средняя пропускная способность канала связи - 100 мбит/c.
Что такое бит? Как измеряется скорость в битах?
Битовая скорость - показатель измерения скорости соединения. Рассчитывается в битах, мельчайших единицах хранения информации, на 1 секунду. Она была присуща каналам связи в эпоху «раннего развития» интернета: на тот момент в глобальной паутине в основном передавались текстовые файлы.
Сейчас базовой единицей измерения признается 1 байт. Он, в свою очередь, равен 8 битам. Начинающие пользователи очень часто совершают грубую ошибку: путают килобиты и килобайты. Отсюда возникает и недоумение, когда канал с пропускной способностью 512 кбит/с не оправдывает ожиданий и выдает скорость всего лишь 64 КБ/с. Чтобы не путать, нужно запомнить, что если для обозначения скорости используются биты, то запись будет сделана без сокращений: бит/с, кбит/с, kbit/s или kbps.
Факторы, влияющие на скорость интернета
Как известно, от пропускной способности канала связи зависит и конечная скорость интернета. Также на скорость передачи информации влияют:
- Способы соединения.
Радиоволны, кабели и оптоволоконные кабели. О свойствах, преимуществах и недостатках этих способов соединения говорилось выше.
- Загруженность серверов.
Чем больше загружен сервер, тем медленнее он принимает или передает файлы и сигналы.
- Внешние помехи.
Наиболее сильно помехи оказывают влияние на соединение, созданное с помощью радиоволн. Это вызвано сотовыми телефонами, радиоприемниками и прочими приемниками и передатчиками радиосигнала.
- Состояние сетевого оборудования.
Безусловно, способы соединения, состояние серверов и наличие помех играют важную роль в обеспечении скоростного интернета. Однако даже если вышеперечисленные показатели в норме, а интернет имеет низкую скорость, то дело скрывается в сетевом оборудовании компьютера. Современные сетевые карты способны поддерживать интернет-соединение со скоростью до 100 Мбит в секунду. Раньше карты могли максимально обеспечивать пропускную способность в 30 и 50 Мбит в секунду соответственно.
Как увеличить скорость интернета?
Как было сказано ранее, пропускная способность канала связи зависит от многих факторов: способа соединения, работоспособности сервера, наличия шумов и помех, а также состояния сетевого оборудования. Для увеличения скорости соединения в бытовых условиях можно заменить сетевое оборудование на более совершенное, а также перейти на другой способ соединения (с радиоволн на кабель или оптоволокно).
В заключение
В качестве подведения итогов стоит сказать о том, что пропускная способность канала связи и скорость интернета - это не одно и то же. Для расчета первой величины необходимо воспользоваться законом Шеннона-Хартли. Согласно ему, шумы можно уменьшить, а также увеличить силу сигнала посредством замены канала передачи на более широкий.
Увеличение скорости интернет-соединения тоже возможно. Но оно осуществляется путем смены провайдера, замены способа подключения, усовершенствования сетевого оборудования, а также ограждения устройств для передачи и приема информации от источников, вызывающих помехи.
Мы живем в эпоху стремительно развивающихся цифровых технологий. Современную реальность уже трудно представить без персональных компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов и прочих электронных гаджетов, которые функционируют не изолированно друг от друга, а объединены в локальную сеть и подключены к глобальной сети
Важной характеристикой всех этих устройств является пропускная способность сетевого адаптера, определяющая скорость передачи данных в локальной или глобальной сети. Кроме этого, имеют значение скоростные характеристики канала передачи информации. В электронных устройствах нового поколения возможно не только чтение текстовой информации без сбоев и зависаний, но и комфортное воспроизведение мультимедийных файлов (картинки и фотографии в высоком разрешении, музыка, видео, онлайн-игры).
В чем измеряется скорость передачи данных?
Чтобы определить этот параметр, надо знать время, за которые были переданы данные, и количество переданной информации. Со временем все понятно, а что такое количество информации и как его можно измерить?
Во всех электронных устройствах, являющихся по сути компьютерами, хранимая, обрабатываемая и передаваемая информация кодируется в двоичной системе нулями (нет сигнала) и единицами (есть сигнал). Один нуль или одна единица – это один бит, 8 бит составляют один байт, 1024 байт (два в десятой степени) – один килобайт, 1024 килобайта – один мегабайт. Далее идут гигабайты, терабайты и более крупные единицы измерения. Данные единицы обычно используются для определения объема информации, хранящейся и обрабатываемой на каком-либо конкретном устройстве.
Количество же передаваемой от одного устройства к другому информации измеряют в килобитах, мегабитах, гигабитах. Один килобит – это тысяча бит (1000/8 байт), один мегабит – тысяча килобит (1000/8 мегабайт) и так далее. Скорость, с которой передаются данные, принято указывать в количестве информации, проходящей за одну секунду (число килобит в секунду, мегабит в секунду, гигабит в секунду).
Скорость передачи данных по телефонной линии
В настоящее время для подключения к глобальной сети по телефонной линии, которая изначально была единственным каналом подключения к Интернету, используется преимущественно модемная технология ADSL. Она способна превратить аналоговые телефонные линии в средства высокоскоростной передачи данных. Интернет-соединение достигает скорости 6 мегабит в секунду, а максимальная скорость передачи данных по телефонной линии по древним технологиям не превышала 30 килобит в секунду.
Скорость передачи данных в мобильных сетях
Стандарты 2g, 3g и 4g используются в мобильных сетях.
2g пришел на замену 1g в связи с необходимостью перехода аналогового сигнала на цифровой в начале 90-х годов. На мобильных телефонах, поддерживавших 2g, стало возможно пересылать графическую информацию. Максимальная скорость передачи данных 2g превысила показатель 14 килобит в секунду. В связи с появлением мобильного интернета была также создана сеть 2,5g.
В 2002 году в Японии была разработана сеть третьего поколения, но массовое производство мобильных телефонов с поддержкой 3g началось значительно позже. Максимальная скорость передачи данных по 3g выросла на порядки и достигла 2 мегабит в секунду.
Обладатели новейших смартфонов имеют возможность воспользоваться всеми преимуществами сети 4g. Ее усовершенствование продолжается до сих пор. Она позволит людям, проживающим в малых населенных пунктах, свободно получать доступ в Интернет и сделает его значительно выгоднее подключения со стационарных устройств. Максимальная скорость передачи данных 4g просто огромная – 1 гигабит в секунду.
К тому же поколению, что и 4g, принадлежат сети lte. Стандарт lte является первой, самой ранней версией 4g. Следовательно, максимальная скорость передачи данных в lte существенно ниже и составляет 150 мегабит в секунду.
Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю
Передача информации по оптоволоконному кабелю на сегодняшний день является самой быстрой в компьютерных сетях. В 2014 году в Дании учеными была достигнута максимальная скорость передачи данных по оптоволокну 43 терабита в секунду.
Через несколько месяцев ученые из США и Нидерландов продемонстрировали скорость 255 терабит в секунду. Величина колоссальная, но это далеко не предел. В 2020 году планируется достижение показателя 1000 терабит в секунду. Скорость передачи данных по оптоволокну практически не ограничена.
Скорость загрузки информации по Wi-Fi
Wi-Fi – торговая марка, обозначающая беспроводные компьютерные сети, объединенные стандартом IEEE 802.11, в которых информация передается по радиоканалам. Теоретически максимальная скорость передачи данных wifi составляет 300 мегабит в секунду, а в реальности у лучших моделей роутеров она не превышает 100 мегабит в секунду.
Преимуществами Wi-Fi являются возможность беспроводного подключения к Интернету с помощью одного роутера сразу нескольких устройств и низкий уровень радиоизлучения, который на порядок меньше, чем у сотовых телефонов в момент их использования.
Загрузка...