Rychlost přenosu informací. Přenosová rychlost

Šířka pásma internetu nebo, jednodušeji, představuje maximální počet přijatých dat osobní počítač nebo přeneseny do Sítě na určitou časovou jednotku.

Nejčastěji se můžete setkat s měřením rychlosti přenosu dat v kilobitech/sekundu (Kb/s; Kbps) nebo v megabitech (Mb/s; Mbps). Velikosti souborů jsou obvykle vždy uvedeny v bajtech, kB, MB a GB.

Vzhledem k tomu, že 1 bajt je 8 bitů, v praxi to znamená, že pokud je rychlost vašeho internetového připojení 100 Mb/s, pak počítač může přijímat nebo vysílat maximálně 12,5 Mb informací za sekundu (100/8=12,5). takto vysvětleno, pokud si chcete stáhnout video, jehož objem je 1,5 Gb, tak vám to zabere pouhé 2 minuty.

Výše uvedené výpočty jsou samozřejmě prováděny za ideálních laboratorních podmínek. Realita může být například úplně jiná:

Zde vidíme tři čísla:

1. Ping - toto číslo znamená dobu, po kterou jsou přenášeny síťové pakety. Čím nižší je hodnota tohoto čísla, tím lepší kvalita Připojení k internetu (je žádoucí, aby hodnota byla menší než 100 ms).
2. Dále přichází na řadu rychlost získávání informací (příchozí). Právě toto číslo nabízejí poskytovatelé internetu při připojení (právě za tento počet „Megabitů“ musíte zaplatit své těžce vydělané dolary / hřivny / rubly atd.).
3. Třetí číslo zůstává, udávající rychlost přenosu informací (odchozí). Bude to přirozeně nižší než rychlost příjmu dat, ale o tom poskytovatelé obvykle mlčí (i když ve skutečnosti je velká odchozí rychlost vyžadována jen zřídka).

Co určuje rychlost připojení k internetu

• Rychlost internetového připojení závisí na tarifu, který poskytovatel nastaví.
• Rychlost je také ovlivněna technologií kanálu přenosu informací a vytížením sítě ostatními uživateli. Pokud je celková šířka pásma kanálu omezená, pak čím více uživatelů je na webu a čím více stahuje informace, tím více klesá rychlost, protože je méně "volného místa".
• Existuje také závislost, na kterou přistupujete. Pokud například v době načítání může server poskytnout uživatelská data rychlostí nižší než 10 Mbps, pak i když máte maximální tarifní plán víc nedostaneš.

Faktory, které také ovlivňují rychlost internetu:

• Při kontrole rychlost serveru, ke kterému přistupujete.
• Nastavení a rychlost wifi router, pokud jste přes něj připojeni k místní síti.
• V době kontroly všechny programy a aplikace spuštěné v počítači.
• Firewally a antiviry, které běží na pozadí.
• Vaše nastavení operační systém a samotný počítač.

Jak zvýšit rychlost internetu

Pokud je ve vašem počítači malware nebo nežádoucí software, může to zpomalit vaše internetové připojení. trojské koně, viry, červy atd. které se dostaly do počítače, mohou odebírat část šířky pásma kanálu pro své potřeby. Chcete-li je neutralizovat, musíte použít antivirové aplikace.

Pokud používáte Wi-Fi, která není chráněna heslem, pak se k ní obvykle připojí další uživatelé, kterým se nebrání využívat bezplatný provoz. Nezapomeňte nastavit heslo pro připojení k Wi-Fi.

Snižte rychlost a paralelně běžící programy. Například simultánní správci stahování, internetoví poslové, automatická aktualizace operační systém vede ke zvýšení zátěže procesoru a tím i ke snížení rychlosti připojení k internetu.

Tyto akce v některých případech pomoci zvýšit rychlost internetu:

Pokud máte vysokorychlostní připojení k internetu a rychlost není příliš vysoká, zvyšte šířku pásma portu. To je docela jednoduché. Přejděte na „Ovládací panely“, poté na „Systém“ a do části „Hardware“, poté klikněte na „Správce zařízení“. Najděte „Porty (COM nebo LPT)“, rozbalte jejich obsah a vyhledejte „ Sériový port(COM 1)“.

Poté klikněte pravým tlačítkem myši a otevřete "Vlastnosti". Poté se otevře okno, ve kterém musíte přejít do sloupce "Nastavení portu". Najděte parametr "Speed" (bity za sekundu) a klikněte na číslo 115200 - pak OK! Gratulujeme! Nyní máte propustnost port je zvýšen. Protože rychlost je standardně nastavena na 9600 bps.

Chcete-li zvýšit rychlost, můžete také zkusit deaktivovat plánovač paketů QoS: Spusťte nástroj gpedit.msc (Start - Spustit nebo Hledat - gpedit.msc). Další: Konfigurace počítače - Šablony pro správu - Síť - Plánovač paketů QoS - Omezit vyhrazenou šířku pásma - Povolit - nastavit na 0 %. Klikněte na "Použít" a restartujte počítač.

obecná informace

Ve většině případů se informace v sítích přenášejí postupně. Datové bity jsou střídavě přenášeny komunikačním kanálem, kabelem nebo bezdrátově. Obrázek 1 ukazuje sekvenci bitů přenášené počítačem nebo nějaký jiný digitální obvod. Takový datový signál je často označován jako původní. Data jsou reprezentována dvěma napěťovými úrovněmi, například +3 V pro logickou jedničku a +0,2 V pro logickou nulu.Lze použít i jiné úrovně. Ve formátu kódu bez návratu na nulu (NRZ) (obrázek 1) se signál po každém bitu nevrátí do neutrální polohy, na rozdíl od formátu s návratem na nulu (RZ).

Bitová rychlost

Přenosová rychlost R je vyjádřena v bitech za sekundu (bps nebo bps). Rychlost je funkcí doby životnosti bitu nebo doby bitu (T B) (obrázek 1):

Tato rychlost se také nazývá šířka kanálu a označuje se písmenem C. Pokud je bitový čas 10 ns, pak je datová rychlost dána

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 Mbps

Obvykle se zapisuje jako 100 Mbps.

Servisní bity

Bitrate obecně charakterizuje skutečnou rychlost přenosu dat. Ve většině sériových protokolů jsou však data pouze částí složitějšího rámce nebo paketu, který zahrnuje zdrojovou adresu, cílovou adresu, bity detekce chyb a opravy kódu, stejně jako další informace nebo řídicí bity. V rámci protokolu jsou volána data užitečné informace(užitné zatížení). Bity, které nejsou daty, se nazývají režijní bity. Někdy může být počet servisních bitů významný – od 20 % do 50 %, v závislosti na celkovém počtu užitečných bitů přenášených přes kanál.

Například rámec protokolu Ethernet může mít v závislosti na množství užitečných dat až 1542 bajtů nebo oktetů. Užitečné zatížení může být od 42 do 1500 oktetů. Při maximálním počtu užitečných oktetů bude pouze 42/1542 služebních oktetů, tedy 2,7 ​​%. Bylo by jich více, kdyby bylo méně užitečných bajtů. Tento poměr, také známý jako účinnost protokolu, se obvykle vyjadřuje jako procento užitečného zatížení z maximální velikost rám:

Účinnost protokolu = užitečné zatížení/velikost rámce = 1500/1542 = 0,9727 nebo 97,3 %

Obecně platí, že pro zobrazení skutečné rychlosti přenosu dat v síti je skutečná rychlost linky zvýšena o faktor v závislosti na velikosti režie. Na jednom gigabitovém Ethernetu je skutečná rychlost linky 1,25 Gb/s, zatímco přenosová rychlost je 1 Gb/s. Pro 10-Gb/s Ethernet jsou tyto hodnoty 10,3125 Gb/s, respektive 10 Gb/s. Při odhadování datové rychlosti sítě lze také použít pojmy jako propustnost, rychlost užitečného zatížení nebo efektivní datová rychlost.

Přenosová rychlost

Termín „baud“ pochází ze jména francouzského inženýra Emile Baudota, který vynalezl 5bitový dálnopisný kód. Přenosová rychlost vyjadřuje počet změn signálu nebo symbolu za jednu sekundu. Symbol je jedním z několika změn napětí, frekvence nebo fáze.

Binární formát NRZ má dva symboly reprezentované úrovněmi napětí, jeden pro každou 0 nebo 1. V tomto případě je přenosová rychlost nebo symbolová rychlost stejná jako přenosová rychlost. Je však možné mít více než dva symboly v přenosovém intervalu, přičemž každému symbolu je přiřazeno několik bitů. V tomto případě lze data na jakémkoli komunikačním kanálu přenášet pouze pomocí modulace.

Když přenosové médium nedokáže zpracovat původní signál, přichází ke slovu modulace. Samozřejmě, mluvíme o bezdrátové sítě. Původní binární signály nelze přenášet přímo, je nutné je přenést na vysokofrekvenční nosič. Některé kabelové protokoly také využívají modulaci ke zvýšení přenosové rychlosti. Toto se nazývá „širokopásmový přenos“.
Nahoře: modulační signál, původní signál

Pomocí složených znaků může každý nést několik bitů. Pokud je například symbolová rychlost 4800 baudů a každý symbol se skládá ze dvou bitů, plná rychlost přenos dat bude 9600 bps. Obvykle je počet znaků reprezentován nějakou mocninou 2. Pokud N je počet bitů ve znaku, pak počet požadovaných znaků bude S = 2N. Celková datová rychlost je tedy:

R = přenosová rychlost × log 2 S = přenosová rychlost × 3,32 log 1 0 S

Pokud je přenosová rychlost 4800 a na jeden znak připadají dva bity, je počet znaků 22 = 4.

Pak je bitrate:

R = 4800 × 3,32 log(4) = 4800 × 2 = 9600 bps

S jedním symbolem na bit, jako v případě binárního formátu NRZ, jsou bitové a přenosové rychlosti stejné.

Víceúrovňová modulace

Vysoká přenosová rychlost může být zajištěna mnoha modulačními metodami. Například při klíčování s frekvenčním posunem (FSK) se v každém intervalu symbolů typicky používají dvě různé frekvence k reprezentaci logických 0s a 1s. Zde je přenosová rychlost rovna přenosové rychlosti. Ale pokud každý znak představuje dva bity, pak jsou vyžadovány čtyři frekvence (4FSK). V 4FSK je přenosová rychlost dvojnásobkem přenosové rychlosti.

Dalším běžným příkladem je klíčování fázovým posunem (PSK). V binárním PSK každý symbol představuje 0 nebo 1. Binární 0 odpovídá 0° a binární 1 až 180°. Při jednom bitu na symbol se přenosová rychlost rovná přenosové rychlosti. Poměr počtu bitů a znaků lze však snadno zvýšit (viz tabulka 1).

Například kvadraturní PSK má dva bity na symbol. S touto strukturou a dvěma bity na přenosovou rychlost je přenosová rychlost dvojnásobkem přenosové rychlosti. Se třemi bity na baud by modulace byla 8PSK a osm různých fázových posunů by představovalo tři bity. A při 16PSK představuje 16 fázových posunů 4 bity.

Jednou z unikátních forem víceúrovňové modulace je kvadraturní modulace. amplitudové modulace(QAM). K vytvoření symbolů reprezentujících více bitů používá QAM kombinaci různé úrovně amplitud a fázových posunů. Například 16QAM kóduje čtyři bity na symbol. Symboly jsou kombinací různých úrovní amplitudy a fázových posunů.

Pro vizuální zobrazení amplitudy a fáze nosné pro každou hodnotu 4bitového kódu se používá kvadraturní diagram, který má také romantický název „souhvězdí signálu“ (obrázek 2). Každý bod odpovídá určité nosné amplitudě a fázovému posunu. Celkem 16 znaků je zakódováno čtyřmi bity na znak, což vede k přenosové rychlosti 4násobku přenosové rychlosti.

Proč více bitů na baud?

Přenosem více než jednoho bitu na baud můžete odesílat data z vysoká rychlost přes užší kanál. Je třeba připomenout, že maximální možná rychlost přenosu dat je určena šířkou pásma přenosového kanálu.
Pokud vezmeme v úvahu nejhorší případ prokládání nul a jedniček v datovém toku, pak se maximální teoretická bitová rychlost C v bitech pro danou šířku pásma B bude rovnat:

Nebo šířka pásma při maximální rychlosti:

Pro přenos signálu rychlostí 1 Mb/s potřebujete:

B = 1/2 = 0,5 MHz nebo 500 kHz

Při použití víceúrovňové modulace s více bity na symbol by maximální teoretická rychlost přenosu dat byla:

Zde N je počet znaků v intervalu znaků:

log2N = 3,32 log10N

Šířka pásma potřebná k zajištění požadované rychlosti pro daný počet úrovní se vypočítá takto:

Například šířku pásma potřebnou k dosažení přenosové rychlosti 1 Mbps se dvěma bity na symbol a čtyřmi úrovněmi lze definovat jako:

log2N = 3,32 log10 (4) = 2

B = 1/2(2) = 1/4 = 0,25 MHz

Počet symbolů potřebných k získání požadované datové rychlosti v pevné šířce pásma lze vypočítat takto:

3,32 logio N = C/2B

LogioN = C/2B = C/6,64B

N = log-1 (C/6,64B)

S použitím předchozího příkladu je počet symbolů požadovaných pro přenos rychlostí 1 Mbps na kanálu 250 kHz dán takto:

logioN = C/6,64B = 1/6,64(0,25) = 0,60

N = log-1 (0,602) = 4 symboly

Tyto výpočty předpokládají, že v kanálu není žádný šum. Chcete-li zohlednit hluk, musíte použít Shannon-Hartleyův teorém:

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

C - propustnost kanál v bitech za sekundu,
B - šířka pásma kanálu v hertzech,
S/N - odstup signálu od šumu.

Ve formě dekadického logaritmu:

C = 3,32 B log 10 (S/N + 1)

co je maximální rychlost v kanálu 0,25 MHz s poměrem S/N 30 dB? 30 dB znamená 1000. Maximální rychlost je tedy:

C = 3,32 B log 10 (S/N + 1) = 3,32 (0,25) log 10 (1001) = 2,5 Mbps

Shannon-Hartleyova věta konkrétně neříká, že k dosažení tohoto teoretického výsledku musí být aplikována víceúrovňová modulace. Pomocí předchozího postupu můžete zjistit, kolik bitů je potřeba na znak:

logioN = C/6,64B = 2,5/6,64(0,25) = 1,5

N = log-1 (1,5) = 32 znaků

Použití 32 znaků znamená pět bitů na znak (25 = 32).

Příklady měření přenosové rychlosti

Téměř všechny vysokorychlostní připojení pomocí nějaké formy širokopásmového přenosu. Ve Wi-Fi, schémata ortogonální multiplexní modulace frekvenční dělení kanály (OFDM) používají QPSK, 16QAM a 64QAM.

Totéž platí pro WiMAX a technologii mobilní komunikace Long-Term Evolution (LTE) 4G. Přenos analogových a digitální televize v systémech kabelové televize a vysokorychlostního přístupu k internetu je založen na 16QAM a 64QAM, zatímco satelitní komunikace využívá QPSK a různé verze QAM.

Pro pozemní mobilní rádiové systémy veřejné bezpečnosti byly nedávno přijaty modulační normy řečové informace a data pomocí 4FSK. Tato metoda zúžení šířky pásma je navržena pro snížení šířky pásma z 25 kHz na kanál na 12,5 kHz a případně na 6,25 kHz. Výsledkem je, že do stejného spektrálního rozsahu lze umístit více kanálů pro jiná rádia.

Televize s vysokým rozlišením v USA používá modulační techniku ​​nazývanou osmiúrovňové zbytkové postranní pásmo (8úrovňová signalizace s částečně potlačeným postranním pásmem), neboli 8VSB. Tato metoda přiděluje tři bity na symbol na 8 úrovních amplitudy, což umožňuje přenos 10 800 symbolů za sekundu. Se 3 bity na symbol bude celková rychlost 3 × 10 800 000 = 32,4 Mbps. V kombinaci s metodou VSB, která přenáší pouze jedno celé postranní pásmo a část druhého, lze přenášet obrazová a zvuková data ve vysokém rozlišení. Televizní kanálŠířka 6 MHz.

Klíčová slova:

rychlost přenosu dat

bitů za sekundu

Přenosová rychlost - nejdůležitější charakteristika komunikační linky. Po prostudování tohoto odstavce se naučíte řešit problémy související s přenosem dat po síti.

Jednotky

Připomeňme si, v jakých jednotkách se rychlost měří v nám již známých situacích. U auta je rychlost vzdálenost ujetou za jednotku času; rychlost se měří v kilometrech za hodinu nebo metrech za sekundu. V úlohách přenosu tekutin se rychlost měří v litrech za minutu (nebo za sekundu za hodinu).

Není divu, že v problémech přenosu dat bude rychlost množstvím dat přenesených po síti za jednotku času (nejčastěji za sekundu).

Množství dat lze měřit v libovolné jednotce množství informací: bitech, bytech, kbytech atd. V praxi se však rychlost přenosu dat nejčastěji měří v bitech za sekundu (bps).

Ve vysokorychlostních sítích může být rychlost výměny dat miliony a miliardy bitů za sekundu, takže se používá více jednotek: 1 kbps (kilobity za sekundu), 1 Mbps (megabity za sekundu) a 1 Gbps (gigabity za sekundu).

Upozorňujeme, že zde předpony „kilo-“, „mega-“ a „giga-“ označují (jako např. mezinárodní systém jednotky SI) nárůst přesně tisíc, milion a miliardkrát. Připomeňme, že v tradičních měrných jednotkách množství informací„kilo-“ znamená nárůst 1024krát, „mega-“ - 1024 2 a „giga-“ - 1024 3 .

Úkoly

Nechť je rychlost přenosu dat přes nějakou síť rovna proti bps To znamená, že během jedné sekundy je přenesen proti kousky, ale t sekund - v × t bitů.

Úkol 1. Rychlost přenosu dat po komunikační lince je 80 bps. Kolik bajtů se přenese za 5 minut?

Řešení. Jak víte, množství informací se vypočítá podle vzorce já = v × t. V tento případ proti= 80 bps a t= 5 min. Ale rychlost se udává v bitech Dej mi vteřinu a čas v minut, takže abyste získali správnou odpověď, musíte převést minuty na sekundy:

t= 5 × 60 = 300 s

a teprve potom proveďte násobení. Nejprve získáme množství informací v bitech:

já= 80 bps × 300 s = 24 000 bitů

Poté jej převedeme na bajty:

já= 24 000: 8 bajtů = 3 000 bajtů

Odpovědět: 3000 bajtů.

Úkol 2. Rychlost přenosu dat po komunikační lince je 100 bps. Kolik sekund trvá přenos 125bajtového souboru?

Řešení. Známe rychlost přenosu dat ( proti= 100 bps) a množství informací ( já= 125 bajtů). Ze vzorce já = v × t dostaneme

t= já: proti.

Ale rychlost je nastavena bitů za sekundu a množství informací - in bajtů. Proto, abyste mohli „spojit“ jednotky měření, musíte nejprve převést množství informací na bity (nebo rychlost na bajty za sekundu!):

já= 125 × 8 bitů = 1000 bitů.

Nyní zjistíme čas přenosu:

t= 1000 : 100 = 10 s .

Odpovědět: 10 sekund.

Úkol 3. Jaká je průměrná rychlost přenosu dat (v bitech za sekundu), pokud byl 200bajtový soubor přenesen za 16 sekund?

Řešení. Známe množství informací já= 200 bajtů) a doba přenosu dat ( t= 16 s). Ze vzorce já = v × t dostaneme

proti= já: t.

Ale velikost souboru je nastavena bajtů a přenosová rychlost musí být získána v bitů za sekundu. Proto nejprve převedeme množství informací na bity:

já= 200 × 8 bitů = 1600 bitů.

Nyní zjistěte průměrnou rychlost

proti= 1600 : 16 = 100 bps .

Upozorňujeme, že mluvíme o průměrné přenosové rychlosti, protože během výměny dat se může změnit.

Odpovědět: 100 bps.

1. V jakých jednotkách se měří rychlost přenosu dat počítačové sítě?

2. Co znamenají předpony „kilo-“, „mega-“ a „giga-“ z hlediska rychlosti přenosu dat? Proč si myslíte, že tyto předpony nejsou stejné jako v jednotkách měření množství informace?

3. Jaký vzorec se používá k řešení problémů s rychlostí přenosu dat?

4. Co si myslíte, že je hlavní důvod chyby při řešení takových problémů?

1. Kolik bajtů informací se přenese za 24 sekund po komunikační lince rychlostí 1500 bitů za sekundu?

2. Kolik bajtů informací bude přeneseno za 15 sekund po komunikační lince rychlostí 9600 bps?

3. Kolik bajtů informací se přenese za 16 sekund po komunikační lince rychlostí 256 000 bitů za sekundu?

4. Kolik sekund bude trvat přenos 5 KB souboru přes připojení 1024 bit/s?

5. Kolik sekund bude trvat přenos 800bajtového souboru přes 200 bps odkaz?

6. Kolik sekund trvá přenos 256 KB souboru přes odkaz o rychlosti 64 bajtů za sekundu?

7. Kniha, která má 400 stran textu (každá stránka obsahuje 30 řádků po 60 znacích), je zakódována v 8bitovém kódování. Kolik sekund bude trvat odeslání této knihy přes odkaz 5 kb/s?

8. Kolik bitů za sekundu se přenese po komunikační lince, pokud byl 400bajtový soubor přenesen za 5 sekund?

9. Kolik bitů za sekundu se přenese po komunikační lince, pokud byl soubor o velikosti 2 KB přenesen za 8 sekund?

10. Kolik bytů za sekundu se přenese po komunikační lince, pokud byl soubor o velikosti 100 KB přenesen za 16 sekund?

Samozřejmě místo 0 a 1 můžete použít libovolné dva znaky.

anglické slovo bit je zkratka pro výraz binární číslice, "binární číslice".

Existuje další typ jazyka, který zahrnuje čínštinu, korejštinu, Japonské jazyky. Používají hieroglyfy, z nichž každý představuje jediné slovo nebo koncept.

anglické slovo pixel je zkratka pro obrazový prvek, kreslící prvek.