Měrná jednotka pro přenos dat. Jaké jsou maximální rychlosti internetu

K posouzení kvality kanálů přenosu dat lze použít následující charakteristiky:

rychlost přenosu dat přes komunikační kanál;

propustnost komunikačního kanálu;

spolehlivost přenosu informací;

spolehlivost komunikačního kanálu.

Přenosová rychlost. Existují přenosové rychlosti (modulace) a informační rychlosti (bitová rychlost). Informační rychlost - je určena počtem bitů přenesených komunikačním kanálem za jednu sekundu bit/s, což se v angličtině označuje jako bps.

Přenosová rychlost se měří v baudech. Tato jednotka rychlosti získala svůj název podle jména francouzského vynálezce telegrafního přístroje Emilie Baudot - E. Baudot. Baud je počet změn stavu přenosového média za sekundu (neboli počet změn signálu za jednotku času). Je to přenosová rychlost, která je určena šířkou pásma linky. Přenosová rychlost 2400 baudů znamená, že se stav přenášeného signálu měnil 2400krát za sekundu, což odpovídá frekvenci 2400 Hz.

Pro ilustraci těchto pojmů se podívejme na přenos digitálních dat konvenčními telefonními komunikačními kanály. U prvních modemů byly tyto dvě rychlosti stejné. Moderní modemy kódují více bitů dat při jediné změně stavu analogový signál a je zřejmé, že rychlost přenosu dat a rychlost provozu kanálu se v tomto případě neshodují. Pokud je v přenosovém intervalu (mezi sousedními změnami signálu) přenášeno N bitů, pak je počet hodnot parametru modulované nosné (nosné) 2 N . Například při počtu gradací 16 a rychlosti 1200 baudů odpovídá jeden baud 4 bitům/sa informační rychlost bude 4800 bps, tzn. rychlost bitů za sekundu je vyšší než přenosová rychlost. Konkrétně modemy 2400 a 1200 bps přenášejí 600 baudů, zatímco modemy 9600 a 14400 bps přenášejí 2400 baudů.

V analogových telefonních sítích je přenosová rychlost určena typem protokolu podporovaným oběma modemy zapojenými do spojení. Moderní modemy tedy pracují pomocí protokolů V.34+ rychlostí až 33600 bps nebo protokolů asymetrické výměny dat V.90 rychlostí až 56 Kbps.

Standard V.34+ umožňuje pracovat na telefonních linkách téměř jakékoli kvality. Počáteční připojení modemů probíhá přes asynchronní rozhraní s minimální rychlostí 300 bps, což umožňuje pracovat na těch nejhorších linkách. Po otestování linky jsou vybrány hlavní přenosové parametry (nosná frekvence 1,6-2,0 kHz, způsob modulace, přechod do synchronního režimu), které lze později dynamicky měnit bez přerušení spojení, přizpůsobovat se změnám kvality linky.

Protokol V.90 byl přijat Mezinárodní telekomunikační unií (ITU) v únoru 1998. V souladu s tímto standardem mohou modemy nainstalované v místě uživatele přijímat data od poskytovatele sítě (příchozí stream - Downstream) rychlostí 56 Kbps. a odesílat (odchozí stream - Upstream) - rychlostí až 33,6 Kbps. Toho je dosaženo díky skutečnosti, že data na síťovém uzlu připojeném k digitálnímu kanálu jsou pouze digitálně kódována, a nikoli analogově-digitální převod, který vždy zavádí vzorkovací a kvantizační šum. Na straně uživatele dochází kvůli „poslední analogové míli“ jak digitálně-analogovému (v modemu), tak analogově-digitálnímu převodu (na PBX), takže zvýšení rychlosti je nemožné. Je zřejmé, že takové schéma lze použít pouze tam, kde má jeden z modemů přístup k digitálnímu kanálu. V praxi se k ústředně uživatele digitálním kanálem může připojit pouze poskytovatel internetu.

Pro připojení mezi účastníky prostřednictvím vytáčeného připojení telefonní síť běžné použití nová technologie nevhodné a pracovat je možné pouze rychlostí ne vyšší než 33,6 Kbps.

Převodní sazby digitální informace pro sítě LAN různých typů jsou uvedeny v tabulce 2.1 a pro globální sítě v tabulce 2.2.

Tabulka 2.1

Tabulka 2.2

Hierarchie rychlostí digitální kanály globální sítě

Na FOCL bylo dosaženo rekordní rychlosti přenosu informací. V experimentálním zařízení využívajícím metodu Wavelengths Division Multiplexing (WDM) bylo dosaženo rychlosti 1100 Gbit/s na vzdálenost 150 km. Jeden ze stávajících systémů na bázi WDM přenáší rychlostí 40 Gbps na vzdálenost až 320 km. V metodě WDM je přiděleno několik nosných frekvencí (kanálů). Takže v posledně zmíněném systému je 16 takových kanálů poblíž frekvence 4 * 10 5 GHz, oddělených od sebe 10 3 GHz, v každém kanálu je dosaženo rychlosti 2,5 Gbit/s.

maximální možná informační rychlost, propustnostC (šířku pásma) souvisí se šířkou pásma F (přesněji s horní frekvencešířka pásma) komunikačního kanálu podle vzorce Hartley-Shannon. Nechť N je počet možných diskrétních hodnot signálu, například počet různých hodnot modulovaného parametru. Pak podle Hartleyho vzorce pro jednu změnu hodnoty signálu neexistuje více než I=log 2 N bitů informace.

Maximální informační rychlost lze definovat jako

C \u003d log 2 N / t,

kde t je trvání přechodových jevů, přibližně rovné (3-4)T B a T B \u003d 1 / (2πF). Pak

bps,(2.1)

V případě zašuměného kanálu musí být počet rozlišitelných hodnot modulovaného signálu N ≤ 1+A, kde A je poměr výkonů signálu a šumu.

Pro uživatele počítačových sítí nezáleží na abstraktních bitech za sekundu, ale na informaci, jejíž jednotkou jsou bajty nebo znaky. Proto je výhodnější charakteristikou kanálu jeho skutečnou nebo efektivní rychlost, která se odhaduje podle počtu znaků (znaků) přenášených kanálem za sekundu (cps, znak za sekundu), bez zahrnutí servisních informací (například počáteční a koncové bity bloku, hlavičky bloků a kontrolní součty).

Efektivní rychlost závisí na řadě faktorů, včetně nejen rychlosti přenosu dat, ale také způsobu přenosu, kvalitě komunikačního kanálu, jeho provozních podmínkách a struktuře zprávy. Protože například v průměru při asynchronním způsobu přenosu dat přes modem odpovídá každých 10 přenesených bitů 1 bajtu nebo 1 znaku zprávy, pak 1 cps = 10 bps. Pro zvýšení efektivní přenosové rychlosti se používají různé metody komprese informací realizované jak samotnými modemy, tak komunikačním softwarem.

Základní charakteristikou každého komunikačního systému je spolehlivost přenášených informací. Spolehlivost přenosu informací nebo chybovost(error ratio) se odhaduje buď jako pravděpodobnost bezchybného přenosu datového bloku, nebo jako poměr počtu chybně přenesených bitů k celkovému počtu přenesených bitů (jednotka: počet chyb na znak - chyby / znak ) Například pravděpodobnost 0,999 odpovídá 1 chybě na 1000 bitů (velmi špatný kanál). Požadovanou úroveň spolehlivosti musí zajistit jak zařízení kanálu, tak stav komunikační linky. Není vhodné používat drahé zařízení, pokud komunikační linka neposkytuje potřebné požadavky na odolnost proti rušení.

Při přenosu dat v počítačových sítích by se tento ukazatel měl nacházet v rozmezí 10 -8 -10 -12 chyb / znaménko, tzn. není povolena více než jedna chyba na 100 milionů přenesených bitů. Pro srovnání, přípustný počet chyb v telegrafní komunikaci je přibližně 3·10 -5 na znak.

Konečně je spolehlivost komunikačního systému určena buď procentem doby provozuschopnosti z celkové doby provozuschopnosti, nebo střední dobou mezi poruchami v hodinách. Druhá charakteristika umožňuje efektivněji posoudit spolehlivost systému.

U počítačových sítí by střední doba do selhání měla být dostatečně velká a měla by činit alespoň několik tisíc hodin.

Žijeme v době rychle se rozvíjejících digitálních technologií. Těžko si představit dnešní realitu bez osobní počítače, notebooky, tablety, smartphony a další elektronická zařízení, které nefungují izolovaně od sebe, ale jsou sloučeny do lokální síť a připojen k globální síť

Důležitou vlastností všech těchto zařízení je šířka pásma síťový adaptér, který určuje rychlost přenosu dat v místní nebo rozlehlé síti. Kromě toho jsou důležité rychlostní charakteristiky kanálu pro přenos informací. V elektronická zařízení nové generace je možné nejen číst textové informace bez pádů a zamrzání, ale také pohodlné přehrávání multimediálních souborů (obrázků a fotografií v vysoké rozlišení, hudba, video, online hry).

Jak se měří rychlost přenosu dat?

K určení tohoto parametru potřebujete znát dobu, po kterou byla data přenášena, a množství přenášených informací. Časem je vše jasné, ale jaké je množství informací a jak je lze měřit?

Ve všech elektronických zařízeních, kterými jsou v podstatě počítače, jsou informace uložené, zpracovávané a přenášené zakódovány binární systém nuly (žádný signál) a jedničky (existuje signál). Jedna nula nebo jedna jednotka je jeden bit, 8 bitů je jeden bajt, 1024 bajtů (dvě mocniny na desetinu) je jeden kilobajt, 1024 kilobajtů je jeden megabajt. Dále následují gigabajty, terabajty a větší jednotky. Tyto jednotky se obvykle používají k určení množství informací uložených a zpracovávaných na konkrétním zařízení.

Množství informací přenášených z jednoho zařízení do druhého se měří v kilobitech, megabitech, gigabitech. Jeden kilobit je tisíc bitů (1000/8 bajtů), jeden megabit je tisíc kilobitů (1000/8 megabajtů) a tak dále. Rychlost, kterou jsou data přenášena, je obvykle udávána v množství informací procházejících za jednu sekundu (počet kilobitů za sekundu, megabitů za sekundu, gigabitů za sekundu).

Rychlost přenosu dat na telefonní lince

V současné době se pro připojení do celosvětové sítě prostřednictvím telefonní linky, která byla původně jediným kanálem pro připojení k internetu, používá převážně technologie ADSL modemu. Je schopen přeměnit analogové telefonní linky na vysokorychlostní přenos data. Internetové připojení dosahuje rychlosti 6 megabitů za sekundu a maximální rychlost přenosu dat po telefonní lince podle starých technologií nepřesáhla 30 kilobitů za sekundu.

Rychlost přenosu dat v mobilních sítích

V mobilních sítích se používají standardy 2g, 3g a 4g.

2g přišel nahradit 1g kvůli potřebě přepnout analogový signál na digitální na počátku 90. let. Na mobilních telefonech, které podporovaly 2g, bylo možné odesílat grafické informace. Maximální rychlost přenosu dat 2 g přesáhla 14 kilobitů za sekundu. V souvislosti se vznikem mobilní internet byla také vytvořena 2,5g síť.

V roce 2002 byla v Japonsku vyvinuta síť třetí generace, ale sériová výroba mobilní telefony s podporou 3g začal mnohem později. Maximální rychlost přenosu dat přes 3 g vzrostla o řády a dosáhla 2 megabitů za sekundu.

Vlastníci nejnovější smartphony mít možnost plně využívat 4g síť. Jeho zdokonalování stále pokračuje. Umožní lidem žijícím v malých městech volný přístup k internetu a bude mnohem výnosnější než připojení ze stacionárních zařízení. Maximální rychlost přenosu dat 4 g je prostě obrovská – 1 gigabit za sekundu.

Do stejné generace jako 4g patří sítě lte. lte standard je první, nejvíce raná verze 4g. V důsledku toho je maximální rychlost přenosu dat v lte výrazně nižší, a to 150 megabitů za sekundu.

Rychlost přenosu dat přes optický kabel

Přenos informací po optickém kabelu je zdaleka nejrychlejší v počítačových sítích. V roce 2014 vědci v Dánsku dosáhli maximální rychlosti přenosu dat přes optická vlákna 43 terabitů za sekundu.

O několik měsíců později vědci z USA a Nizozemska prokázali rychlost 255 terabitů za sekundu. Velikost je kolosální, ale zdaleka není limitem. V roce 2020 se plánuje dosažení 1000 terabitů za sekundu. Rychlost přenosu dat po optických vláknech je prakticky neomezená.

Rychlost stahování Wi-Fi

WiFi - ochranná známka, označující bezdrátové počítačové sítě, sjednocený standardem IEEE 802.11, ve kterém jsou informace přenášeny rádiovými kanály. Teoreticky maximální přenosová rychlost wifi data je 300 megabitů za sekundu, ale ve skutečnosti nejlepší modely směrovačů, nepřesahuje 100 megabitů za sekundu.

Výhody Wi-Fi jsou schopnost bezdrátové připojení k internetu pomocí jednoho routeru pro několik zařízení najednou a nízkou úroveň rádiového vyzařování, která je řádově nižší než u mobilních telefonů v době jejich používání.

Rychlost internetu je množství informací přijatých a přenesených počítačem za určité časové období. Nyní se tento parametr nejčastěji měří v megabitech za sekundu, ale není to jediná hodnota, lze použít i kilobity za sekundu. Gigabity se v běžném životě ještě nepoužívají.

Velikost přenášených souborů se přitom většinou měří v bajtech, ale čas se nebere v úvahu. Například: Bajty, Mbajty nebo Gbajty.

Je velmi snadné vypočítat čas potřebný ke stažení souboru ze sítě pomocí jednoduchý vzorec. Je známo, že nejmenší množství informací je bit. Poté přichází bajt, který obsahuje 8 bitů informace. Rychlost 10 megabitů za sekundu (10/8 = 1,25) vám tedy umožňuje přenést 1,25 MB za sekundu. No, 100 Mbps - 12,5 megabajtů (100/8), resp.

Můžete si také spočítat, kolik zabere stažení souboru určité velikosti z internetu. Například film o velikosti 2 GB stažený rychlostí 100 megabitů za sekundu lze stáhnout za 3 minuty. 2 GB je 2048 megabajtů, což by mělo být děleno 12,5. Dostáváme 163 sekund, což jsou asi 3 minuty.
Bohužel ne každý je obeznámen s jednotkami, ve kterých je obvyklé měřit informace, proto zmíníme hlavní jednotky:

1 bajt je 8 bitů
1 kilobajt (KB) odpovídá 1024 bajtům
1 megabajt (MB) se bude rovnat 1024 kB
1 gigabajt (GB) se rovná 1024 MB
1 terabajt – 1024 GB

Co ovlivňuje rychlost

Rychlost, s jakou bude internet na zařízení fungovat, závisí především na:

Z tarifní plán poskytuje poskytovatel
Ze šířky pásma kanálu. Často poskytuje poskytovatel celková rychlost předplatitelů. To znamená, že kanál je rozdělen na všechny, a pokud všichni uživatelé aktivně používají síť, může se rychlost snížit.
Z umístění a nastavení webu, na který uživatel přistupuje. Některé zdroje mají omezení a neumožňují překročit určitou hranici při stahování. Stránky se také mohou nacházet na jiném kontinentu, což také ovlivní stahování.

Rychlost přenosu dat je v některých případech ovlivněna jak externími, tak i vnitřní faktory, mezi kterými:

Umístění serveru, ke kterému se přistupuje
Ladění a šířka kanálu WiFi router pokud je spojení „vzduchem“
Aplikace běžící na zařízení
Antiviry a firewally
Nastavení OS a PC

Každý opakovaně slyšel o sítích druhé, třetí a čtvrté generace mobilní komunikace. Někteří už možná četli o sítích budoucnosti – páté generace. Ale otázky - co znamená G, E, 3G, H, 3G +, 4G nebo LTE na obrazovce smartphonu a co je z toho rychlejší, stále znepokojují mnoho lidí. Odpovíme jim.

Tyto ikony označují typ připojení vašeho smartphonu, tabletu nebo modemu k mobilní síti.

1. G(GPRS - General Packet Radio Services): Nejpomalejší a nejzastaralejší možnost paketového datového připojení. První standard mobilního internetu postavený nad GSM (po CSD připojení až 9,6 kbps). Maximální rychlost kanálu GPRS je 171,2 kbps. Ten skutečný je přitom zpravidla o řád nižší a internet zde není v zásadě vždy funkční.

2. E(EDGE nebo EGPRS – Enhanced Data rate for GSM Evolution): Rychlejší rozšíření oproti 2G a 2,5G. Technika digitální přenos data. Rychlost EDGE je asi 3x vyšší než GPRS: až 474,6 kbps. I ona však patří do druhé generace bezdrátová komunikace a je zastaralý. Reálná rychlost EDGE se obvykle drží v oblasti 150-200 kbps a přímo závisí na lokalitě účastníka - tedy vytížení základna v konkrétní oblasti.

3. 3 G(Třetí generace - třetí generace). Zde je možný nejen přenos dat po síti, ale také „hlasy“. Kvalita přenosu hlasu v sítích 3G (pokud jsou oba účastníci v jejich dosahu) může být řádově vyšší než v 2G (GSM). Rychlost internetu v 3G je také mnohem vyšší a jeho kvalita je již zpravidla dostačující pro pohodlnou práci mobilní zařízení a dokonce stacionární počítače přes USB modemy. Vaše aktuální poloha přitom může ovlivnit rychlost přenosu dat vč. zda jste na jednom místě nebo se pohybujete v dopravě:

• Zůstaňte v klidu: obvykle až 2 Mb/s
• Jezděte rychlostí až 3 km/h: až 384 kb/s
• Cestujte rychlostí až 120 km/h: až 144 kb/s.

4. 3,5 G.3G+,h,H+(HSPDA - High-Speed ​​​​Downlink Packet Access): Další vysokorychlostní paketový datový doplněk je již přes 3G. V tento případ rychlost přenosu dat se velmi blíží 4G a v režimu H je až 42 Mbps. V reálný život mobilní internet v tomto režimu průměrný pracovat pro mobilních operátorů při rychlostech 3-12 Mbps (někdy i vyšší). Pro ty, kteří nerozumí: je to velmi rychlé a docela dost na to stabilní připojení sledujte online video v nepříliš vysoké kvalitě (rozlišení) nebo stahujte těžké soubory.

V 3G byla také funkce videohovoru:

5. 4G, LTE(Dlouhodobý vývoj - dlouhodobý vývoj, čtvrtá generace mobilního internetu). Tato technologie slouží pouze pro přenos dat (nikoli pro „hlas“). Maximální rychlost stahování je zde až 326 Mbps, upload - 172,8 Mbps. Reálné hodnoty jsou opět o řád nižší než deklarované, ale stále se pohybují v řádu desítek megabitů za sekundu (v praxi často srovnatelné s režimem H; v Moskvě obvykle 10-50 Mbps). Zároveň rychlejší PING a samotná technologie dělají ze 4G nejpreferovanější standard pro mobilní internet v modemech. Smartphony a tablety v sítích 4G (LTE) udrží nabití baterie déle než v sítích 3G.

6. LTE-A(LTE Advanced – upgrade LTE). Maximální rychlost přenosu dat je zde až 1 Gbps. Ve skutečnosti je internet schopen pracovat rychlostí až 300 Mbps (5krát rychlejší než běžné LTE).

7. VoLTE(Voice over LTE - voice over LTE, jako další vývoj technologie): přenosová technologie hlasové hovory Podle sítě LTE založené na IP multimediálním subsystému (IMS). Rychlost připojení je oproti 2G/3G až 5x rychlejší a kvalita samotné konverzace a přenosu hlasu je ještě vyšší a čistší.

8. 5 G(pátá generace mobilní komunikace na základě IMT-2020). Standard budoucnosti je stále ve vývoji a testování. Rychlost přenosu dat v komerční verzi sítí je slibována až 30krát vyšší než LTE: maximální přenos dat může být až 10 Gb / s.

Samozřejmě můžete použít kteroukoli z výše uvedených technologií, pokud ji vaše zařízení podporuje. Jeho práce také závisí na schopnostech samotného mobilního operátora v konkrétním místě účastníka a jeho tarifu.

Myslíš svou rychlost? širokopásmové připojení rychle na internet? Pozor, po přečtení tohoto článku se váš postoj ke slovu „rychlý“ ohledně přenosu dat může dramaticky změnit. Představte si svou velikost pevný disk na počítači a rozhodnout, jaká rychlost zaplňuje je rychlá -1 Gb/s nebo třeba 100 Gb/s, pak se 1 terabajt disk zaplní za 10 sekund? Pokud by Guinessova kniha rekordů uváděla rekordy v rychlosti přenosu informací, pak by musela zpracovat všechny níže uvedené experimenty.

Na konci 20. století, tedy relativně nedávno, nepřesahovaly rychlosti v hlavních komunikačních kanálech desítky Gbps. Ve stejné době, uživatelé internetu pomocí telefonní linky a modemy se těšily rychlosti desítek kilobitů za sekundu. Internet byl na karty a ceny za službu byly poměrně vysoké - tarify byly uváděny zpravidla v USD. Stažení jednoho obrázku trvalo někdy i několik hodin a jak trefně poznamenal jeden z tehdejších uživatelů internetu: "Byl to internet, kdy za jednu noc bylo na internetu vidět jen pár žen." Je tato rychlost přenosu dat pomalá? Možná. Je však třeba si uvědomit, že vše na světě je relativní. Kdyby to bylo například nyní v roce 1839, pak by pro nás byla nejdelší optická telegrafní komunikační linka Petrohrad-Varšava jakýmsi internetem. Délka této komunikační linky pro 19. století se zdá jednoduše transcendentální - 1200 km, skládá se ze 150 překládacích tranzitních věží. Každý občan může využít tuto linku a poslat „optický“ telegram. Rychlost je "kolosální" - 45 znaků na vzdálenost 1200 km lze přenést za pouhých 22 minut, žádný kůň poštovní služby ani tady nestál!

Vraťme se do 21. století a podívejme se, co máme dnes ve srovnání s výše popsanou dobou. Minimální tarify pro velké poskytovatele kabelový internet se již nepočítají v jednotkách, ale v několika desítkách Mbit/s; už nechceme sledovat videa s rozlišením menším než 480pi, tato kvalita obrazu nám již nevyhovuje.

Podívejme se na průměrnou rychlost internetu rozdílné země mír. Prezentované výsledky jsou sestaveny poskytovatelem CDN Akamai Technologies. Jak je vidět, i v Paraguayské republice již v roce 2015 přesáhla průměrná rychlost připojení v zemi 1,5 Mbps (mimochodem Paraguay má v transliteraci blízkou doménu nám - *.py).

K dnešnímu dni je průměrná rychlost internetového připojení na světě 6,3 Mbps. Nejvyšší průměrná rychlost je pozorována v Jižní Korea 28,6 Mbps, na druhém místě je Norsko -23,5 Mbps, na třetím Švédsko - 22,5 Mbps. Níže je uveden graf ukazující průměrnou rychlost internetu pro přední země v tomto ukazateli na začátku roku 2017.

Časová osa světových datových záznamů

Vzhledem k tomu, že přenosové systémy z optických vláken jsou dnes nesporným šampionem z hlediska dosahu a rychlosti přenosu, bude na ně kladen důraz.

V jaké rychlosti to všechno začalo? Po četných studiích v období od roku 1975 do roku 1980. Objevil se první komerční optický systém pracující se zářením o vlnové délce 0,8 μm na polovodičovém laseru na bázi arsenidu galia.

22. dubna 1977 v Long Beach v Kalifornii společnost General Telephone and Electronics jako první použila optické spojení pro přenos telefonního provozu na 6 Mbps. Při této rychlosti je možné organizovat současný přenos až 94 nejjednodušších digitálních telefonních kanálů.

V tehdejších experimentálních výzkumných zařízeních bylo dosaženo maximální rychlosti optických přenosových systémů 45 Mbps, maximální vzdálenost mezi regenerátory - 10 km.

Na počátku 80. let 20. století transfer světelný signál byla provedena v multimodových vláknech již při vlnové délce 1,3 μm pomocí InGaAsP laserů. Maximální přenosová rychlost byla omezena na 100 Mbps kvůli rozptylu.

Při použití jednovidových optických vláken v roce 1981 v laboratorních testech dosáhli na tehdejší dobu rekordní přenosové rychlosti 2 Gbps na dálku 44 km.

Komerční zavedení takových systémů v roce 1987 přineslo rychlosti až 1,7 Gbps s délkou trati 50 km.

Jak vidíte, záznam komunikačního systému se vyplatí hodnotit nejen podle přenosové rychlosti, ale je také nesmírně důležité, na jakou vzdálenost tento systém schopen poskytnout daná rychlost. K charakterizaci komunikačních systémů proto obvykle používají součin součtu šířku pásma systému B [bps] na jeho rozsah L [km].

V roce 2001, s aplikací technologie WDM, přenosová rychlost 10,92 Tbps(273 optických kanálů při 40 Gbps), ale rozsah přenosu byl limitován hodnotou 117 km(B∙L = 1278 Tbit/s∙km).

Ve stejném roce byl proveden experiment s uspořádáním 300 kanálů rychlostí 11,6 Gb/s každý (celková propustnost 3,48 Tbps), délka čáry skončila Najeto 7380 km(B∙L = 25 680 Tbit/s∙km).

V roce 2002 mezikontinentální optická linka délka 250 000 km s celkovou propustností 2,56 Tbps(64 WDM kanálů při 10 Gbps, transatlantický kabel obsahoval 4 páry vláken).

Nyní lze jedním vláknem přenášet 3 miliony současně! telefonní signály nebo 90 000 televizních signálů.

V roce 2006 společnost Nippon Telegraph and Telephone Corporation zorganizovala přenosovou rychlost 14 bilionů bitů za sekundu ( 14 Tbps) jeden za druhým optické vlákno v délce čáry 160 km(B∙L = 2240 Tbit/s∙km).

V tomto experimentu veřejně demonstrovali přenos 140 digitálních HD filmů za jednu sekundu. Hodnota 14 Tb/s se objevila jako výsledek spojení 140 kanálů po 111 Gb/s. Bylo použito multiplexování s vlnovou délkou a polarizační multiplexování.

V roce 2009 dosáhly Bell Labs B∙L = 100 peta bitů za sekundu krát kilometr, čímž prolomily hranici 100 000 Tbit/s∙km.

K dosažení těchto rekordních výsledků použili vědci z Bell Labs ve Villarceaux ve Francii 155 laserů, z nichž každý pracuje na jiné frekvenci a přenáší data rychlostí 100 gigabitů za sekundu. Přenos byl prováděn sítí regenerátorů, jejichž průměrná vzdálenost byla 90 km. Multiplexování 155 optických kanálů při rychlosti 100 Gbit/s umožnilo poskytnout celkovou propustnost 15,5 Tbps na dálku 7000 km. Abyste pochopili význam této rychlosti, představte si, že data jsou přenášena z Jekatěrinburgu do Vladivostoku rychlostí 400 DVD za sekundu.

V roce 2010 dosáhly NTT Network Innovation Laboratories rekordní přenosové rychlosti 69,1 terabitů jednu za sekundu 240 km optické vlákno. Pomocí technologie vlnového multiplexování (WDM) multiplexovali 432 streamů (frekvenční interval 25 GHz) při kanálové rychlosti 171 Gbps každý.

V experimentu byly použity koherentní přijímače, zesilovače s nízká úroveňšumové minimum a s ultraširokopásmovým zesílením v C a rozšířeném L pásmu. V kombinaci s modulací QAM-16 a polarizačním multiplexováním bylo možné dosáhnout spektrální účinnosti 6,4 bps / Hz.

Níže uvedený graf ukazuje vývojový trend optických komunikačních systémů za 35 let od jejich vzniku.

Z tento graf vyvstává otázka: "co dál?" Jak ještě zvýšit rychlost a dosah přenosu?

V roce 2011 NEC vytvořil světový rekord v šířce pásma přenosem více než 100 terabitů informací za sekundu přes jediné optické vlákno. Toto množství dat přenesených za 1 sekundu stačí na nepřetržité sledování HD filmů po dobu tří měsíců. Nebo je to ekvivalent přenosu obsahu 250 oboustranných Blu-ray disků za sekundu.

101,7 terabitů byly přenášeny za sekundu na vzdálenost 165 kilometrů multiplexováním 370 optických kanálů, z nichž každý měl rychlost 273 Gbit/s.

Ve stejném roce oznámil Národní institut informačních a komunikačních technologií (Tokio, Japonsko) dosažení prahu přenosové rychlosti 100 terabů díky použití vícejádrových optických vláken. Místo vlákna s pouze jedním světlovodivým jádrem, jak je tomu u dnešních komerčních sítí, tým použil vlákno se sedmi jádry. Každý z nich byl přenášen rychlostí 15,6 Tbps, takže celková propustnost dosáhla 109 terabitů za sekundu.

Jak tehdy vědci řekli, použití vícejádrových vláken je stále poměrně komplikovaný proces. Mají velký útlum a jsou kritické pro vzájemné rušení, proto jsou velmi omezené v dosahu přenosu. První aplikace takových 100 terabitových systémů bude uvnitř obřích datových center společnosti Google, Facebook a Amazon.

V roce 2011 tým vědců z Německa z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) bez použití technologie xWDM přenesl data přes jeden OB rychlostí 26 terabitů za sekundu na vzdálenost 50 km. To odpovídá přenosu 700 DVD za sekundu nebo 400 milionům telefonních signálů v jednom kanálu současně.

Začaly se objevovat nové služby, jako kupř cloud computing, 3D televize s vysokým rozlišením a aplikace virtuální realita, což opět vyžadovalo nebývale vysokou kapacitu optického kanálu. K vyřešení tohoto problému předvedli vědci z Německa použití optiky rychlá konverze Fourier pro kódování a přenos datových toků rychlostí 26,0 Tbps. Takové organizovat vysoká rychlost přenosu, nebyla použita pouze klasická technologie xWDM, ale optický multiplex s ortogonálním frekvenční dělení kanálů (OFDM) a v souladu s tím dekódování optických OFDM toků.

V roce 2012 japonská společnost NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) a její tři partneři, Fujikura Ltd., Hokkaido University a Technical University of Denmark, vytvořili světový rekord v šířce pásma přenosem 1000 terabit (1 pbit/ S) informace za sekundu přes jedno optické vlákno na vzdálenost 52.4 km. Přenos jednoho petabitu za sekundu odpovídá přenosu 5 000 dvouhodinových HD filmů za jednu sekundu.

Za účelem výrazného zlepšení propustnosti optických komunikačních systémů bylo vyvinuto a otestováno vlákno s 12 jádry uspořádanými speciálním způsobem do podoby včelí plástve. U tohoto vlákna je díky jeho speciální konstrukci značně potlačena vzájemná interference mezi sousedními jádry, která je u běžného vícejádrového vlákna obvykle velkým problémem. Výsledkem aplikace polarizačního multiplexování, technologie xWDM, kvadratura amplitudové modulace 32-QAM a digitální koherentní příjem vědci úspěšně zvýšili účinnost přenosu na jádro více než 4krát ve srovnání s předchozími záznamy pro vícejádrová optická vlákna.

Propustnost byla 84,5 terabitů za sekundu na jádro (rychlost kanálu 380 Gbps x 222 kanálů). Celková propustnost na vlákno byla 1,01 petabitů za sekundu (12 x 84,5 terabitů).

Také v roce 2012, o něco později, výzkumníci z laboratoře NEC v Princetonu, New Jersey, USA, a Corning Inc. New York Research Center, úspěšně prokázali ultra vysoké rychlosti přenosu dat rychlostí 1,05 petabitu za sekundu. Data byla přenášena pomocí jednoho vícejádrového vlákna, které se skládalo z 12 jednorežimových a 2 nízkorežimových jader.

Toto vlákno bylo vyvinuto výzkumníky Corning. Kombinací spektrálních a polarizačních separačních technologií s prostorovým multiplexováním a optický systém MIMO, stejně jako pomocí víceúrovňových modulačních formátů, výzkumníci dosáhli celkové propustnosti 1,05 Pbps, čímž vytvořili nový světový rekord v nejvyšší přenosové rychlosti přes jediné optické vlákno.

V létě 2014 pracovní skupina v Dánsku s využitím nového vlákna navrženého japonskou společností Telekom NTT instalovala nový rekord- organizace s rychlostí jediného laserového zdroje rychlostí 43 Tbps. Signál z jediného laserového zdroje byl přenášen přes vlákno se sedmi jádry.

Tým Dánské technologické univerzity spolu s NTT a Fujikurou již dříve dosáhl nejvyšší přenosové rychlosti na světě 1 petabit za sekundu. Tehdy se však používaly stovky laserů. Nyní bylo dosaženo rekordu 43 Tbps s jediným laserovým vysílačem, díky čemuž je přenosový systém energeticky účinnější.

Jak jsme viděli, komunikace má své vlastní zajímavé světové rekordy. Pro začátečníky v této oblasti stojí za zmínku, že mnoho z prezentovaných čísel se stále nenachází všude v komerčním provozu, protože byly získány ve vědeckých laboratořích v jednotlivých experimentálních instalacích. Nicméně, mobilní telefon byl kdysi prototypem.

Aby nedošlo k přetížení vašeho paměťového média, zastavíme aktuální tok dat.

Pokračování příště…