Otvorená hodina informatiky
Téma: „Prenos informácií. Rýchlosť prenosu informácií"
Ciele:
Vzdelávacie:
predstaviť pojmy zdroj, prijímač a kanál prenosu informácií.
rýchlosť prenosu informácií a kapacita kanála;
riešenie problémov s rýchlosťou prenosu informácií
vyvíja sa:
rozvíjať zvedavosť,
rozvoj zručností pre prácu v skupine,
Pestovanie:
výchova k presnosti, disciplíne, vytrvalosti.
1. Opakovanie predtým preštudovanej látky
Pojem informácie
Informácie - vo všeobecnom prípade súbor informácií o akýchkoľvek udalostiach, javoch, objektoch získaných v dôsledku interakcie s vonkajším prostredím. Formou prezentácie informácií je správa.
Druhy a vlastnosti informácií
Hlavné typy informácií, pokiaľ ide o ich formu prezentácie, spôsoby ich kódovania a uchovávania, čo má pre informatiku najväčší význam, sú:
grafický;
zvuk;
text;
číselné;
Jednotky na meranie množstva informácií
- 1 bajt = 8 bitov,
- 1 kilobajt = 1 024 bajtov,
- 1 megabajt = 1 024 kB,
- 1 gigabajt = 1024 MB,
- 1 terabajt = 1024 GB,
- 1 petabajt = 1024 TB.
2. Zavedenie nového materiálu
Všetky typy informácií sú zakódované v sekvencii elektrických impulzov: existuje impulz (1), neexistuje impulz (0), teda v sekvencii núl a jednotiek. Toto kódovanie informácií v počítači sa nazýva binárne kódovanie. V súlade s tým, ak je možné tieto impulzy uložiť a spracovať pomocou počítačové zariadenia, čo znamená, že ich možno preniesť.
Na prenos informácií potrebujete:
Zdroj informácií- systém, z ktorého sa prenášajú informácie.
Kanál na prenos informácií- spôsob prenosu informácií.
Prijímač informácií- systém, ktorý poskytuje potrebné informácie.
Prevod informácií na signály vhodné na prechod cez komunikačnú linku vykonáva vysielač.
V procese premeny informácie na signál dochádza k jeho zakódovaniu. V širšom zmysle je kódovanie transformáciou informácie na signál. V užšom zmysle je kódovanie transformáciou informácií na kombináciu určitých symbolov. V našom prípade v poradí 1 a 0.
Na prijímacej strane, spätný chod dekódovanie, t.j. zotavenie z prijatého signálu prenášanej informácie.
Dekódovacie zariadenie (dekodér) prevádza prijatý signál do formy vhodnej na vnímanie príjemcom.
Jednou z najdôležitejších vlastností prenosu informácií je rýchlosť prenosu informácií a kapacita kanála.
Rýchlosť prenosu- rýchlosť, ktorou sa informácie prenášajú alebo prijímajú v binárnej forme. Typicky sa rýchlosť prenosu dát meria počtom bitov prenesených za sekundu.
Minimálna jednotka merania rýchlosti prenos informácií - 1 bit za sekundu (1 bps)
Šírka pásma komunikačný kanál- maximálna rýchlosť prenosu dát zo zdroja k príjemcovi.
Obe hodnoty sa merajú v bitoch/s, čo sa často zamieňa s Bytes/s a je adresované poskytovateľom komunikačných služieb (poskytovateľov) v súvislosti so zhoršením rýchlosti alebo nekonzistentnosťou v rýchlosti prenosu informácií.
Riešenie problémov
Riešenie problémov s rýchlosťou prenosu informácií sa takmer úplne zhoduje s riešením problémov s rýchlosťou, časom a vzdialenosťou.
S - veľkosť prenášanej informácie
V - rýchlosť prenosu informácií
T - čas prenosu informácií
Preto pri riešení úloh na rýchlosť prenosu informácií platia vzorce:. Malo by sa však pamätať na to, že všetky namerané hodnoty sa musia zhodovať. (ak je rýchlosť v KB/s, potom je čas v sekundách a veľkosť je v kilobajtoch)
Zvážte príklad úlohy:
Koľko sekúnd bude trvať, kým modem prenesie správu rýchlosťou 28 800 bps na prenos farebného obrazu 640 x 480 pixelov za predpokladu, že farba každého pixelu je zakódovaná v 3 bajtoch.
Riešenie:
Poďme určiť počet pixelov na obrázku:
640*480= 307200 pixelov
Pretože každý pixel je zakódovaný 3 bajtmi, definujeme informačný objem obrázka:
307200 * 3 = 921600 bajtov
Všimnite si, že rýchlosť prenosu informácií sa meria v bitoch/s a informačná váha obrázka je v bajtoch. Pre uľahčenie výpočtu preložme rýchlosť na bajty/s:
28800: 8 = 3600 bajtov/s
Určte čas prenosu správy, ak je rýchlosť 3600 bajtov/s:
921600: 3600 = 256 sekúnd
Odpoveď: Bude potrebných 256 sekúnd
Úlohy:
Rýchlosť prenosu dát cez ADSL pripojenie je 64 000 bps. Cez túto zlúčeninu preniesť súbor s veľkosťou 375 kB. Zadajte čas prenosu súboru v sekundách.
Koľko sekúnd trvá modemu, ktorý prenáša správu rýchlosťou 28 800 bps, aby preniesol 100 strán textu v 30 riadkoch po 60 znakov, za predpokladu, že každý znak je zakódovaný v jednom byte.
Rýchlosť prenosu dát cez modemové pripojenie je 56 Kbps. Vysielanie textový súbor cez toto spojenie trvalo 12 sekúnd. Zistite, koľko znakov obsahoval odovzdaný text, ak je známe, že je kódovaný UNICODE.
Modem prenáša dáta rýchlosťou 56 Kbps. Prenos textového súboru trval 4,5 minúty. Zistite, koľko strán obsahoval prenášaný text, ak je známe, že je v kódovaní Unicode a na jednej stránke je 3072 znakov.
Priemerná rýchlosť prenosu dát pomocou modemu je 36 Kbps. Koľko sekúnd trvá modemu preniesť 4 strany textu KOI8 za predpokladu, že každá strana má v priemere 2 304 znakov?
Skaut Belov musí poslať správu: „Miesto stretnutia sa nedá zmeniť. Eustace." smerovač určí miesto vysielania, ak trvá aspoň 2 minúty. Akou rýchlosťou (bps) by mal spravodajský dôstojník vysielať rádiogram?
Úlohy:
Je známe, že trvanie nepretržitého pripojenia na internet pomocou modemu u niektorých pobočkových ústrední nepresiahne 10 minút. Určiť maximálna veľkosť súbor (KB), ktorý je možné preniesť počas takéhoto pripojenia, ak modem prenáša informácie priemernou rýchlosťou 32 Kbps.
Určte čas pripojenia v sekundách:
10 min * 60 = 600 sek.
Určite veľkosť súboru prenášaného modemom za 600 sekúnd:
600 s * 32 kbps = 19200 kbps
Prekladáme do kB, ako to vyžaduje stav problému:
19200 kb/8 = 2400 kb.
Odpoveď: 2400 kB
7. Rýchlosť prenosu dát cez ADSL pripojenie je 64000 bps. Prostredníctvom tohto pripojenia sa prenáša súbor s veľkosťou 375 kB. Zadajte čas prenosu súboru v sekundách.
Previesť veľkosť súboru na bity:
375 kB * 8 * 1024 = 3072000 bitov
Určite čas prenosu súboru v sekundách:
3072000 bps / 64000 bps = 48 sekúnd.
Odpoveď: 48 sekúnd
8. Koľko sekúnd trvá modemu, ktorý prenáša správu rýchlosťou 28800 bps, aby preniesol 100 strán textu v 30 riadkoch po 60 znakov, za predpokladu, že každý znak je zakódovaný v jednom byte.
Určte počet znakov na jednej strane textu:
30 riadkov * 60 znakov = 1 800 znakov.
Určujeme informačný objem celého textu za predpokladu, že jeden znak = 1 bajt.
1800 znakov * 100 riadkov = 180 000 bajtov = 1440 000 bitov
Určite čas prenosu správy:
1440000 bps / 28800 bps = 50 sekúnd.
Odpoveď: 50 sekúnd
9. Rýchlosť prenosu dát cez modemové pripojenie je 56 Kbps. Prenos textového súboru cez toto pripojenie trval 12 sekúnd. Zistite, koľko znakov obsahoval odovzdaný text, ak je známe, že je kódovaný UNICODE.
Určujeme informačný objem prenášaného textu:
56 kbps * 12 sekúnd = 672 kbps
Prevod na bajty:
672 kb * 1024/8 = 86016 bajtov
Keďže pri použití kódovania Unicode je jeden znak zakódovaný do 2 bajtov, zistíme počet znakov:
86016 bajtov/2 = 43008 znakov
Odpoveď: 43008 znakov
10. Modem prenáša dáta rýchlosťou 56 Kbps. Prenos textového súboru trval 4,5 minúty. Zistite, koľko strán obsahoval prenášaný text, ak je známe, že je v kódovaní Unicode a na jednej stránke je 3072 znakov.
Previesť minúty na sekundy:
4,5 min = 4 x 60 + 30 = 270 sekúnd.
Určite veľkosť prenášaného súboru:
270 s * 56 kbps = 15120 kbps = 1935360 bajtov
Jedna strana textu obsahuje 3072 znakov * 2 bajty = 6144 bajtov informácií.
Určte počet strán v texte:
1935360 bajtov / 6144 bajtov = 315 strán
Odpoveď: 315 strán
11. Priemerná rýchlosť prenosu dát pomocou modemu je
36 kbps Koľko sekúnd trvá modemu preniesť 4 strany textu KOI8 za predpokladu, že každá strana má v priemere 2 304 znakov?
V kódovaní KOI-8 je každý znak zakódovaný jedným bajtom.
Určite veľkosť správy:
4 riadky * 2304 znakov = 9216 znakov = 9216 bajtov = 9216 * 8/1024 = 72 kbitov.
Určite čas prenosu:
72 kbps/36 kbps = 2 sekundy
Odpoveď: 2 sek
12. Skaut Belov musí poslať správu: „Miesto stretnutia sa nedá zmeniť. Eustace." smerovač určí miesto vysielania, ak trvá aspoň 2 minúty. Akou rýchlosťou (bps) by mal spravodajský dôstojník vysielať rádiogram?
Informačný obsah správy určujeme: „Miesto stretnutia sa nedá zmeniť. Eustace." - obsahuje 37 znakov, to znamená, že sa rovná 37 bajtom = 296 bitom.
Čas prenosu musí byť kratší ako 2 minúty alebo 120 sekúnd.
V tomto prípade musí byť prenosová rýchlosť vyššia ako 296 bitov / 120 s = 2,5 bitov / s. Zaokrúhlite a získajte
3 bps
Odpoveď: 3 bps
Množstvo informácií prenášaných kanálom za jednotku času sa nazýva rýchlosť prenosu informácií.
Rýchlosť prenosu informácií cez komunikačné kanály sa odhaduje podľa počtu bitov informácií prenesených príjemcovi za jednu sekundu ( bps).
Všimnite si, že v raných fázach vývoja telekomunikácií každá zmena informačného parametra nosného signálu poskytla príjemcovi jeden bit informácie a prenosová rýchlosť sa odhadovala na bauds(slúžil napríklad na odhad prenosovej rýchlosti telegrafných dát, v ktorých každý „elementárny“ signál niesol jeden bit informácie). Dnes sa prenosová rýchlosť odhaduje na bps od každej zmeny informačného parametra signálu modernými prostriedkami dátový prenos môže prenášať informácie v niekoľkých bitoch.
Ak zo zdroja IN prenášané cez komunikačný kanál s znakov za jednotku času a priemerné množstvo informácií na znak je H(B), potom rýchlosť prenosu informácií: С = s H(B).
Kedy digitálnych signálov(za predpokladu ich ekvipravdepodobnosti a nezávislosti) maximálnu entropiu pre zdroj IN s počtom abecedných znakov m je určené vzorcom H(B) max = log 2 m .
Maximálna možná rýchlosť prenosu informácií je tzv priepustnosť komunikačný kanál. Je určená hodnotou
G= Cmax = s log2 m.
Vzorce s premenlivou priepustnosťou závisia od série fyzicka charakteristika komunikačné linky, sila zdroja správ a šum v komunikačnom kanáli.
Šírka pásma je určená nielen fyzikálnymi vlastnosťami vodivého média (vyvážené, koaxiálne káble alebo káble z optických vlákien, krútená dvojlinka atď.), ale aj spektrom prenášaných signálov. Medzi najdôležitejšie fyzikálne vlastnosti komunikačných liniek patrí útlm a šírka pásma.
Parametre komunikačných liniek sa zvyčajne odhadujú vo vzťahu k signálom sínusového tvaru. Ak na jeden koniec komunikačného vedenia (ktorý nemá zosilňovače) privedieme sínusový signál pevnej frekvencie a amplitúdy, tak na druhom konci dostaneme signál oslabený, t.j. s menšou amplitúdou.
útlmu charakterizuje zníženie amplitúdy alebo výkonu signálu, keď cez komunikačnú linku prechádza signál určitej frekvencie alebo frekvenčného rozsahu. Pre drôtové káble sa meria v decibeloch na meter a vypočíta sa podľa vzorca:
A \u003d 10 lg 10 P výstup / P vstup,
kde P out a P in sú výkon signálu na vstupe a výstupe vedenia v 1 m.
Útlm závisí od frekvencie signálu. Na obr. 1.13 je znázornený typický tvar amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky, ktorá charakterizuje útlm signálov rôznych frekvencií. Čím nižší je modul útlmu, tým vyššia je kvalita komunikačnej linky (logaritmus čísla menšieho ako 1 je vždy záporné číslo).
útlmu - najdôležitejší parameter pre komunikačné linky v počítačových sieťach a normy stanovujú štandardné hodnoty útlmu rôzne druhy káble používané na kladenie počítačové siete. To znamená, že kábel s krútenou dvojlinkou kategórie 5 pre vnútorné vedenie by mal mať útlm aspoň -23,6 dB a kábel kategórie 6 - aspoň 20,6 pri frekvencii 100 MHz s dĺžkou vedenia 100 m. Typické hodnoty útlmu pre káble na báze vláknovej optiky: 0,15 až 3 dB na 1000 m.
Šírka pásma– súvislý rozsah frekvencií, pre každú z nich pomer amplitúdy výstupného signálu k amplitúde vstupného signálu nie je menší ako určitá hodnota. Často sa tento pomer rovná 0,5 (pozri obr. 1.13). Meria sa v hertzoch (Hz). Rozdiel medzi hodnotami extrémnych frekvencií rozsahu sa nazýva šírku pásma.
Vlastne, šírku pásma- toto je frekvenčný interval používaný týmto komunikačným kanálom na signalizáciu. Pre rôzne výpočty je dôležité poznať maximálnu hodnotu frekvencie z daného pásma (n m), keďže práve toto pásmo určuje možná rýchlosť prenos informácií cez kanál.
Vysielače signálu, ktoré vysielajú signály do komunikačnej linky (napríklad adaptér alebo modem), sa vyznačujú moc. Úroveň výkonu signálu sa určuje v decibeloch na 1 mW podľa vzorca (takúto jednotku výkonu označujeme dBm):
p=10 lgP (dBm), kde P je výkon v mW.
Dôležitou charakteristikou káblových komunikačných liniek (napríklad pre koaxiálny kábel) je vlnový odpor. Toto je celkový (komplexný) odpor, ktorý šírenie cez kábel spĺňa elektromagnetická vlna určitú frekvenciu. Merané v ohmoch. Pre zníženie útlmu je potrebné, aby výstupná impedancia vysielača bola približne rovnaká ako impedancia komunikačnej linky.
Obr.1.13. amplitúda- frekvenčná odozva komunikačný kanál
Je známe, že signál akéhokoľvek tvaru možno získať súčtom niekoľkých sínusových signálov s rôznymi frekvenciami a amplitúdami. Súbor frekvencií, ktoré je potrebné sčítať na získanie daného signálu, sa nazýva spektrum signálu. Ak sú niektoré frekvencie zo spektra silne zoslabené, potom sa to prejaví v tvare vlny. Je zrejmé, že kvalita prenosu signálu výrazne závisí od šírky pásma. Takže podľa noriem pre vysokokvalitný prenos telefonické rozhovory komunikačná linka musí mať šírku pásma aspoň 3400 Hz.
Existuje vzťah medzi šírkou pásma a maximálnou šírkou pásma, ktorý stanovil K. Shannon:
G \u003d F log 2 (1 + P c / P w) bps, kde
G je maximálna šírka pásma, F je šírka pásma v Hz, Pc je výkon signálu, Pw je výkon šumu.
Určenie sily signálu a šumu je pomerne náročná úloha. Existuje však ďalší vzorec získaný Nyquistom pre prípad diskrétnych signálov, ktorý možno použiť, keď je známy počet stavov informačného parametra:
G = 2 F log 2 M (bps),
kde F je šírka pásma v Hz, M je počet možných stavov informačného parametra. Z tohto vzorca vyplýva, že keď M=2 (t.j. keď každá zmena parametra signálu nesie jeden bit informácie), priepustnosť sa rovná dvojnásobku šírky pásma.
Keď rušenie (šum) ovplyvňuje prenášané symboly, niektoré z nich môžu byť skreslené. Potom, berúc do úvahy predtým uvedené vzorce pre entropiu, množstvo prijatých informácií a tým aj priepustnosť komunikačného kanála sa zníži.
V prípade prenosu rovnako pravdepodobných digitálnych symbolov a rovnakých pravdepodobností nahradenia pri prenose hodnôt 1(0) až falošne 0(1) je maximálna priepustnosť C max = s×=s×, kde P osh je pravdepodobnosť chyby.
Graf znázorňujúci formu závislosti vzťahu Cmax/s (tj množstva prenášanej informácie na jeden symbol) na P posh je znázornený na obr. 1.14.
Obr.1.14. Závislosť priepustnosti od chýb v komunikačnom kanáli
Všetky typy informácií sú zakódované v sekvencii elektrických impulzov: existuje impulz (1), neexistuje impulz (0), teda v sekvencii núl a jednotiek. Takéto kódovanie informácií v počítači sa nazýva binárne kódovanie a logické postupnosti núl a jednotiek sa nazývajú strojový jazyk.
Tieto čísla možno považovať za dva ekvipravdepodobné stavy (udalosti). Pri zápise binárnej číslice je implementovaná voľba jedného z dvoch možných stavov (jeden z dvoch číslic), a preto nesie množstvo informácie rovné 1 bitu.
Aj merná jednotka množstva informačného bitu (bitu) dostala svoj názov z anglického slovného spojenia Binary digit, teda dvojková číslica.
Je dôležité, aby každá číslica strojového binárneho kódu prenášala informáciu v 1 bite. Dve číslice teda nesú informáciu 2 bity, tri číslice - 3 bity atď. Množstvo informácií v bitoch sa rovná počtu číslic v binárnom strojovom kóde.
Prenos informácií v informačnom systéme.
Systém pozostáva z odosielateľa informácií, komunikačnej linky a príjemcu informácií. Správa musí byť najprv prevedená na signál, aby mohla byť odoslaná na príslušnú adresu. Signál je chápaný ako meniaca sa fyzikálna veličina, ktorá zobrazuje správu. Signál- hmotný nosič správy, to znamená meniaca sa fyzikálna veličina, ktorá zabezpečuje prenos informácií po komunikačnej linke. Fyzické médium, cez ktoré sa signály prenášajú z vysielača do prijímača, sa nazýva komunikačná linka.
V modernej technike našli uplatnenie elektrické, elektromagnetické, svetelné, mechanické, zvukové a ultrazvukové signály. Na prenos správ je potrebné akceptovať nosič, ktorý je možné efektívne distribuovať po komunikačnej linke používanej v systéme.
Prevod správ na signály vhodné na prechod cez komunikačnú linku vykonáva vysielač.
V procese konverzie diskrétnych správ na signál je správa zakódovaná. V širšom zmysle je kódovanie transformáciou správ na signál. V užšom zmysle je kódovanie zobrazovanie diskrétnych správ pomocou signálov vo forme určitých kombinácií symbolov. Zariadenie, ktoré vykonáva kódovanie, sa nazýva kodér.
Signály sú počas prenosu rušené. Rušením sa rozumejú akékoľvek rušivé vonkajšie poruchy alebo vplyvy (atmosférické rušenie, vplyv cudzích zdrojov signálu), ako aj skreslenia signálu v samotnom zariadení (hardvérové rušenie), ktoré spôsobujú náhodnú odchýlku prijatej správy (signálu) od prenášanej. .
Na prijímacej strane sa vykoná operácia spätného dekódovania, t.j. obnova na prijatom signáli prenášanej správy.
Rozhodovacie zariadenie, umiestnené za prijímačom, spracováva prijatý signál, aby z neho extrahovalo najúplnejšie informácie.
Dekódovacie zariadenie (dekodér) prevádza prijatý signál do formy vhodnej na vnímanie príjemcom.
Súbor prostriedkov určených na prenos signálu sa nazýva komunikačný kanál. Rovnaké komunikačné spojenie môže byť použité na prenos signálov medzi mnohými zdrojmi a prijímačmi, to znamená, že komunikačné spojenie môže obsluhovať niekoľko kanálov.
Pri syntéze systémov prenosu informácií je potrebné vyriešiť dva hlavné problémy spojené s prenosom správ:
Zabezpečenie odolnosti voči šumu pri prenose správ
Zabezpečenie vysokej účinnosti správ
Imunita proti hluku sa chápe ako schopnosť informácií odolávať škodlivé účinky rušenie. Za týchto podmienok, t.j. pre danú interferenciu určuje správnosť prenosu informácie odolnosť voči šumu. Vernosť sa chápe ako miera zhody prijatej správy (signálu) s prenášanou správou (signálom).
Efektívnosťou systému prenosu informácií sa rozumie schopnosť systému zabezpečiť prenos daného množstva informácií najhospodárnejším spôsobom. Efektívnosť charakterizuje schopnosť systému zabezpečiť prenos daného množstva informácií s čo najmenším výkonom signálu, časom a šírkou pásma.
Informačná teória stanovuje kritériá na hodnotenie odolnosti voči hluku a účinnosti informačné systémy a tiež naznačuje všeobecné spôsoby zlepšenia odolnosti a účinnosti proti hluku.
Dátová rýchlosť je rýchlosť, ktorou sa informácie prenášajú alebo prijímajú v binárnej forme. Typicky sa rýchlosť prenosu dát meria počtom bitov prenesených za sekundu.
Bity za sekundu - jednotka rýchlosti prenosu informácií, ktorá sa rovná počtu bitov preskočených komunikačným kanálom za 1 sekundu, berúc do úvahy užitočné aj servisné informácie.
Šírka pásma komunikačného kanála je maximálna rýchlosť prenosu dát od zdroja k príjemcovi.
Symboly za sekundu - jednotka merania rýchlosti prenosu (iba) užitočných informácií.
Prechod na väčšie jednotky merania
Neexistujú žiadne obmedzenia týkajúce sa maximálnej kapacity abecedy, existuje však abeceda, ktorú možno považovať (v súčasnej fáze) za dostatočnú na prácu s informáciami, a to pre človeka aj pre technické zariadenia. Zahŕňa: latinskú abecedu, abecedu jazyka krajiny, čísla, špeciálne znaky - celkovo asi 200 znakov. Z vyššie uvedenej tabuľky môžeme usúdiť, že 7 bitov informácie nestačí, na zakódovanie akéhokoľvek znaku takejto abecedy je potrebných 8 bitov, 256 = 28. 8 bitov tvorí 1 bajt. To znamená, že 1 bajt sa používa na zakódovanie znaku počítačovej abecedy. Zväčšovanie informačných jednotiek je podobné ako vo fyzike – používajú predpony „kilo“, „mega“, „giga“. Malo by sa pamätať na to, že základ nie je 10, ale 2.
1 kB (kilobajt) = 210 bajtov = 1 024 bajtov,
1 MB (megabajt) = 210 KB = 220 bajtov atď.
Schopnosť odhadnúť množstvo informácií v správe pomôže určiť rýchlosť toku informácií cez komunikačné kanály. Maximálna rýchlosť prenosu informácií cez komunikačný kanál sa nazýva šírka pásma komunikačného kanála. Najpokročilejším komunikačným prostriedkom súčasnosti sú optické svetlovody. Informácie sa prenášajú vo forme svetelných impulzov vysielaných laserovým žiaričom. Tieto komunikačné zariadenia majú vysokú odolnosť proti šumu a priepustnosť viac ako 100 Mbps.
S pokrokom techniky sa rozšírili aj možnosti internetu. Na to, aby ich používateľ mohol naplno využívať, je však potrebné stabilné a vysokorýchlostné pripojenie. V prvom rade to závisí od šírky pásma komunikačných kanálov. Preto je potrebné zistiť, ako merať rýchlosť prenosu dát a aké faktory ju ovplyvňujú.
Aká je šírka pásma komunikačných kanálov?
Aby ste sa zoznámili s novým pojmom a porozumeli mu, musíte vedieť, čo je to komunikačný kanál. Ak hovoriť jednoduchý jazyk, komunikačné kanály sú zariadenia a prostriedky, pomocou ktorých sa prenos uskutočňuje na diaľku. Napríklad komunikácia medzi počítačmi sa uskutočňuje pomocou optických a káblových sietí. Okrem toho je bežný spôsob komunikácie cez rádiový kanál (počítač pripojený k modemu alebo Wi-Fi sieti).
Šírka pásma je maximálna rýchlosť prenosu informácií za jednu konkrétnu jednotku času.
Na označenie priepustnosti sa zvyčajne používajú tieto jednotky:
Meranie šírky pásma
Meranie šírky pásma je pomerne dôležitá operácia. Vykonáva sa s cieľom zistiť presnú rýchlosť internetového pripojenia. Meranie je možné vykonať pomocou nasledujúcich krokov:
- Najjednoduchšie je stiahnuť veľký súbor a poslať ho na druhý koniec. Nevýhodou je, že nie je možné určiť presnosť merania.
- Okrem toho môžete použiť zdroj speedtest.net. Služba vám umožňuje merať šírku internetového kanála „vedúceho“ k serveru. Táto metóda však nie je vhodná ani pre holistické meranie, služba poskytuje dáta na celej linke na server, a nie na konkrétnom komunikačnom kanáli. Navyše meraný objekt nemá prístup do globálneho internetu.
- Optimálnym riešením na meranie bude utilita Iperf klient-server. Umožňuje merať čas, množstvo prenesených dát. Po dokončení operácie program poskytne používateľovi správu.
Vďaka vyššie uvedeným metódam si jednoducho zmeriate skutočnú rýchlosť internetového pripojenia. Ak namerané hodnoty nezodpovedajú aktuálnym potrebám, možno budete musieť zvážiť zmenu poskytovateľa.
Výpočet šírky pásma
Na nájdenie a výpočet priepustnosti komunikačnej linky je potrebné použiť Shannon-Hartleyovu vetu. Hovorí: šírku pásma komunikačného kanála (linky) môžete zistiť výpočtom vzájomného vzťahu medzi potenciálnou šírkou pásma, ako aj šírkou pásma komunikačnej linky. Vzorec na výpočet priepustnosti je nasledujúci:
I=Glog2 (1+As/An).
V tomto vzorci má každý prvok svoj vlastný význam:
- ja- znamená nastavenie maximálnej priepustnosti.
- G- parameter šírky pásma určený na prenos signálu.
- Spoločnosť A s/ A n- pomer šumu a signálu.
Shannon-Hartleyova veta naznačuje, že na zníženie vonkajšieho šumu alebo zvýšenie sily signálu je najlepšie použiť široký dátový kábel.
Spôsoby prenosu signálu
K dnešnému dňu existujú tri hlavné spôsoby prenosu signálu medzi počítačmi:
- Rádiový prenos.
- Prenos dát káblom.
- Prenos dát cez optické spoje.
Každá z týchto metód má individuálne charakteristiky komunikačných kanálov, o ktorých sa bude diskutovať nižšie.
Medzi výhody prenosu informácií prostredníctvom rádiových kanálov patrí: všestrannosť použitia, jednoduchá inštalácia a konfigurácia takéhoto zariadenia. Na príjem a spôsob sa spravidla používa rádiový vysielač. Môže to byť modem pre počítač alebo adaptér Wi-Fi.
Nevýhody tohto spôsobu prenosu zahŕňajú nestabilnú a relatívne nízku rýchlosť, väčšiu závislosť od prítomnosti rádiových veží, ako aj vysoké náklady na používanie (mobilný internet je takmer dvakrát drahší ako „stacionárny internet“).
Výhody prenosu dát cez kábel sú: spoľahlivosť, jednoduchá obsluha a údržba. Informácie sa prenášajú pomocou elektrického prúdu. Relatívne povedané, prúd pod určitým napätím sa pohybuje z bodu A do bodu B. A sa neskôr premení na informáciu. Drôty dokonale odolávajú teplotným zmenám, ohýbaniu a mechanickému namáhaniu. Medzi nevýhody patrí nestabilná rýchlosť, ako aj zhoršenie spojenia v dôsledku dažďa alebo búrok.
Možno najdokonalejší tento moment technológia na prenos dát je použitie kábla z optických vlákien. Pri navrhovaní komunikačných kanálov siete komunikačných kanálov sa používajú milióny malých sklenených trubíc. A signál prenášaný cez ne je svetelný impulz. Pretože rýchlosť svetla je niekoľkonásobne vyššia ako rýchlosť prúdu, túto technológiu umožnil niekoľko stonásobné zrýchlenie internetového pripojenia.
Medzi nevýhody patrí krehkosť káblov z optických vlákien. Po prvé, neodolajú mechanickému poškodeniu: rozbité rúrky nemôžu prenášať svetelný signál a náhle zmeny teploty vedú k ich prasknutiu. No, zvýšené radiačné pozadie spôsobuje, že trubice sú zakalené - kvôli tomu sa môže signál zhoršiť. Navyše, optický kábel sa ťažko opravuje, ak sa zlomí, takže ho musíte úplne vymeniť.
Vyššie uvedené naznačuje, že v priebehu času sa komunikačné kanály a siete komunikačných kanálov zlepšujú, čo vedie k zvýšeniu rýchlosti prenosu údajov.
Priemerná priepustnosť komunikačných liniek
Z vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že komunikačné kanály sa líšia svojimi vlastnosťami, ktoré ovplyvňujú rýchlosť prenosu informácií. Ako už bolo spomenuté, komunikačné kanály môžu byť káblové, bezdrôtové a založené na použití káblov z optických vlákien. Posledný typ vytvárania sietí na prenos dát je najefektívnejší. A jeho priemerná šírka pásma komunikačného kanála je 100 Mbps.
Čo je to beat? Ako sa meria bitová rýchlosť?
Bitová rýchlosť je miera rýchlosti pripojenia. Vypočítané v bitoch, najmenších jednotkách ukladania informácií, na 1 sekundu. Bolo to vlastné komunikačným kanálom v ére „ skorý vývoj» Internet: v tom čase sa textové súbory prenášali najmä na globálny web.
Teraz je základná jednotka merania 1 bajt. Na druhej strane sa rovná 8 bitom. Začínajúci používatelia veľmi často robia hrubú chybu: zamieňajú si kilobity a kilobajty. To vedie k zmätku, keď kanál so šírkou pásma 512 kbps nespĺňa očakávania a poskytuje rýchlosť iba 64 KB / s. Aby ste neboli zmätení, musíte si uvedomiť, že ak sa bity používajú na označenie rýchlosti, zadanie sa vykoná bez skratiek: bity / s, kbit / s, kbit / s alebo kbps.
Faktory ovplyvňujúce rýchlosť internetu
Ako viete, konečná rýchlosť internetu závisí aj od šírky pásma komunikačného kanála. Rýchlosť prenosu informácií je tiež ovplyvnená:
- Spôsoby pripojenia.
Rádiové vlny, káble a káble z optických vlákien. Vlastnosti, výhody a nevýhody týchto spôsobov pripojenia boli diskutované vyššie.
- Zaťaženie servera.
Čím je server vyťaženejší, tým pomalšie prijíma alebo prenáša súbory a signály.
- Vonkajšie rušenie.
Najsilnejšie rušenie ovplyvňuje spojenie vytvorené pomocou rádiových vĺn. Spôsobujú to mobilné telefóny, rádiá a iné rádiové prijímače a vysielače.
- Štát sieťové vybavenie.
Samozrejme, pri poskytovaní vysokorýchlostného internetu zohrávajú dôležitú úlohu spôsoby pripojenia, stav serverov a prítomnosť rušenia. Avšak aj keď sú vyššie uvedené indikátory normálne a internet má nízku rýchlosť, potom je záležitosť skrytá v sieťovom vybavení počítača. Moderné sieťové karty schopný udržiavať internetové pripojenie rýchlosťou až 100 Mbps. Predtým karty mohol poskytnúť maximálnu priepustnosť 30 a 50 Mbps, v tomto poradí.
Ako zvýšiť rýchlosť internetu?
Ako už bolo spomenuté, šírka pásma komunikačného kanála závisí od mnohých faktorov: spôsob pripojenia, výkon servera, prítomnosť šumu a rušenia, ako aj stav sieťového zariadenia. Ak chcete zvýšiť rýchlosť pripojenia v domácom prostredí, môžete vymeniť sieťové zariadenia za pokročilejšie, ako aj prejsť na iný spôsob pripojenia (od rádiových vĺn po kábel alebo optiku).
Konečne
V súhrne stojí za to povedať, že šírka pásma komunikačného kanála a rýchlosť internetu nie sú to isté. Na výpočet prvej hodnoty musíte použiť Shannon-Hartleyho zákon. Podľa neho je možné znížiť šum, ako aj zvýšiť silu signálu výmenou prenosového kanála za širší.
Možné je aj zvýšenie rýchlosti internetového pripojenia. Vykonáva sa však zmenou poskytovateľa, zmenou spôsobu pripojenia, zlepšením sieťového vybavenia, ako aj oplotením zariadení na prenos a príjem informácií zo zdrojov, ktoré spôsobujú rušenie.
Žijeme v dobe rýchlo sa rozvíjajúcich digitálnych technológií. Dnešnú realitu si bez nej ťažko predstaviť osobné počítače, notebooky, tablety, smartfóny a iné elektronické prístroje, ktoré nefungujú izolovane od seba, ale sú spojené v lokálnej sieti a pripojené k globálnej siete
Dôležitou charakteristikou všetkých týchto zariadení je šírka pásma sieťový adaptér, ktorý určuje rýchlosť prenosu dát v lokálnej alebo celoplošnej sieti. Okrem toho sú dôležité rýchlostné charakteristiky kanála prenosu informácií. IN elektronické zariadenia novej generácie je možné nielen čítať textové informácie bez porúch a zamŕzania, ale aj pohodlné prehrávanie multimediálne súbory(obrázky a fotografie vo vysokom rozlíšení, hudba, video, online hry).
Ako sa meria rýchlosť prenosu dát?
Na určenie tohto parametra potrebujete poznať čas, počas ktorého boli údaje prenášané, a množstvo prenášaných informácií. Časom je všetko jasné, ale aké je množstvo informácií a ako sa dajú merať?
Vo všetkých elektronických zariadeniach, ktorými sú v podstate počítače, sú uložené, spracovávané a prenášané informácie zakódované binárny systém nuly (bez signálu) a jednotky (existuje signál). Jedna nula alebo jedna jednotka je jeden bit, 8 bitov je jeden bajt, 1024 bajtov (dva na desiatu mocninu) je jeden kilobajt, 1024 kilobajtov je jeden megabajt. Ďalej nasledujú gigabajty, terabajty a väčšie jednotky. Tieto jednotky sa zvyčajne používajú na určenie množstva informácií uložených a spracovaných na akomkoľvek konkrétnom zariadení.
Množstvo informácií prenášaných z jedného zariadenia do druhého sa meria v kilobitoch, megabitoch, gigabitoch. Jeden kilobit je tisíc bitov (1000/8 bajtov), jeden megabit je tisíc kilobitov (1000/8 megabajtov) atď. Rýchlosť, ktorou sa dáta prenášajú, sa zvyčajne udáva v množstve informácií prechádzajúcich za jednu sekundu (počet kilobitov za sekundu, megabitov za sekundu, gigabitov za sekundu).
Rýchlosť prenosu dát na telefónnej linke
V súčasnosti sa na pripojenie do globálnej siete cez telefónnu linku, ktorá bola pôvodne jediným kanálom na pripojenie k internetu, využíva najmä modem. technológia ADSL. Je schopný zmeniť analógové telefónne linky na vysokorýchlostné zariadenia na prenos dát. Internetové pripojenie dosahuje rýchlosť 6 megabitov za sekundu a maximálna rýchlosť prenosu dát cez telefónnu linku podľa starých technológií nepresiahla 30 kilobitov za sekundu.
Rýchlosť prenosu dát v mobilných sieťach
V mobilných sieťach sa používajú štandardy 2g, 3g a 4g.
2g prišiel nahradiť 1g kvôli potrebe prechodu analógový signál na digitál na začiatku 90. rokov. Na mobilných telefónoch, ktoré podporovali 2g, bolo možné odosielať grafické informácie. Maximálna rýchlosť prenosu dát 2 g presiahla 14 kilobitov za sekundu. V súvislosti so vznikom mobilný internet bola vytvorená aj 2,5g sieť.
V roku 2002 bola v Japonsku vyvinutá sieť tretej generácie, ale masová výroba mobilné telefóny s podporou 3g začali oveľa neskôr. Maximálna rýchlosť prenosu dát nad 3 g vzrástla o rádovo a dosiahla 2 megabity za sekundu.
Vlastníci najnovšie smartfóny mať možnosť naplno využívať výhody 4g siete. Jeho zlepšovanie stále prebieha. Umožní ľuďom bývať v malom osady, voľne pristupovať k internetu a urobiť z neho oveľa výnosnejšie ako pripojenie zo stacionárnych zariadení. Maximálna rýchlosť prenosu dát 4 g je jednoducho obrovská – 1 gigabit za sekundu.
Do rovnakej generácie ako 4g patria lte siete. Štandard lte je prvá, najskoršia verzia 4g. V dôsledku toho je maximálna rýchlosť prenosu dát v lte výrazne nižšia pri 150 megabitoch za sekundu.
Rýchlosť prenosu dát cez optický kábel
Prenos informácií cez optický kábel je zďaleka najrýchlejší v počítačových sieťach. V roku 2014 vedci v Dánsku dosiahli maximálnu rýchlosť prenosu dát cez optické vlákna 43 terabitov za sekundu.
O niekoľko mesiacov neskôr vedci z USA a Holandska preukázali rýchlosť 255 terabitov za sekundu. Veľkosť je kolosálna, ale je ďaleko od limitu. V roku 2020 sa plánuje dosiahnuť 1000 terabitov za sekundu. Rýchlosť prenosu dát cez optické vlákna je prakticky neobmedzená.
Rýchlosť sťahovania cez Wi-Fi
Wi-Fi je značka pre bezdrôtové pripojenie počítačové siete, zjednotený štandardom IEEE 802.11, v ktorom sa informácie prenášajú cez rádiové kanály. Teoreticky maximálna prenosová rýchlosť wifi dáta je 300 megabitov za sekundu, ale v skutočnosti najlepšie modely smerovačov, nepresahuje 100 megabitov za sekundu.
Výhody Wi-Fi sú schopnosť bezdrôtové pripojenie na internet pomocou jedného smerovača viacerých zariadení naraz a nízkej úrovne rádiového vyžarovania, ktoré je rádovo menšie ako u mobilné telefóny v čase ich používania.
Načítava...