Gjennomstrømningen er lik. Båndbredde
Systemingeniør hos INTELCOM Line
Etter å ha vurdert den nødvendige gjennomstrømningen på hver seksjon av IP-nettverket, er det nødvendig å bestemme seg for valg av OSI-nettverk og lenkelagsteknologier. I samsvar med de valgte teknologiene bestemmes de mest passende modellene nettverksutstyr. Dette spørsmålet er også vanskelig pga gjennomstrømning avhenger direkte av ytelsen til utstyret, og ytelsen avhenger i sin tur av programvare- og maskinvarearkitekturen. La oss se nærmere på kriteriene og metodene for å vurdere kapasiteten til kanaler og utstyr i IP-nettverk.
Båndbreddevurderingskriterier
Siden fremveksten av teletrafikk-teorien har det blitt utviklet mange metoder for å beregne kanalkapasitet. Men i motsetning til beregningsmetoder som brukes på kretssvitsjede nettverk, er beregning av nødvendig gjennomstrømning i pakkenettverk ganske kompleks og vil neppe gi nøyaktige resultater. Først av alt skyldes dette et stort antall faktorer (spesielt de som er iboende i moderne multitjenestenettverk), som er ganske vanskelig å forutsi. I IP-nettverk brukes en felles infrastruktur vanligvis av mange applikasjoner, som hver kan bruke sitt eget forskjellige trafikkmønster. I løpet av en økt kan dessuten trafikk som sendes i retning fremover avvike fra trafikk som sendes i motsatt retning. I tillegg til dette kompliseres beregningene av at hastigheten på trafikken mellom individuelle nettverksnoder kan endres. Derfor, i de fleste tilfeller når du bygger nettverk, bestemmes kapasitetsvurderingen faktisk av de generelle anbefalingene fra produsenter, statistiske studier og erfaringen fra andre organisasjoner.
Bli medlem av Aktiv-SB Affiliate Program og du vil motta:
Delbetaling for lagervarer (med forbehold om levering av komplett pakke dokumenter);
Plassering av selskapet i delen "Installasjon" når du kjøper utstyr månedlig for mer enn 100 000 rubler;
Cashback av Bonusprogram inntil 5 % av kjøpesummen
For mer eller mindre nøyaktig å bestemme hvor mye båndbredde som kreves for nettverket som skal designes, må du først vite hvilke applikasjoner som skal brukes. Deretter bør du for hver applikasjon analysere hvordan data vil bli overført i løpet av de valgte tidsperiodene, og hvilke protokoller som brukes for dette.
Til enkelt eksempel vurdere en liten søknad bedriftsnettverk.
Eksempel på båndbreddeberegning
La oss anta at det er 300 arbeidsdatamaskiner og like mange IP-telefoner på nettverket. Det er planlagt å bruke følgende tjenester: e-post, IP-telefoni, videoovervåking (fig. 1). For videoovervåking brukes 20 kameraer, hvorfra videostrømmer overføres til serveren. La oss prøve å anslå hvilken maksimal båndbredde som kreves for alle tjenester på kanalene mellom nettverkets kjernesvitsjer og ved kryssene med hver av serverne.
Det skal bemerkes med en gang at alle beregninger må utføres for tiden med størst nettverksaktivitet for brukere (i teletrafikk teori - peak timer), siden vanligvis i slike perioder er nettverksytelsen viktigst og forsinkelser og feil i applikasjonsdrift forbundet med mangel på båndbredde forekommer. , er uakseptable. I organisasjoner kan den største belastningen på nettverket oppstå, for eksempel ved slutten av rapporteringsperioden eller under en sesongmessig tilstrømning av kunder, når den travleste stor kvantitet telefonsamtaler og de fleste postmeldinger sendes.
E-post
For å gå tilbake til vårt eksempel, vurder en e-posttjeneste. Den bruker protokoller som kjører på toppen av TCP, noe som betyr at dataoverføringshastigheten konstant justeres for å ta opp all tilgjengelig båndbredde. Dermed vil vi starte fra den maksimale forsinkelsesverdien for å sende en melding - la oss si at 1 sekund vil være nok til å gjøre brukeren komfortabel. Deretter må du beregne den gjennomsnittlige størrelsen på meldingen som sendes. La oss anta at under topper av aktivitet e-postmeldinger vil ofte inneholde ulike vedlegg (kopier av fakturaer, rapporter osv.), så for vårt eksempel gjennomsnittlig størrelse La oss ta 500 kbyte med meldinger. Og endelig, siste parameter, som vi må velge er det maksimale antallet ansatte som samtidig sender meldinger. Anta at halvparten av de ansatte i nødstider trykker på "Send"-knappen samtidig e-postklient. Den nødvendige maksimale gjennomstrømningen for e-posttrafikk vil da være (500 kB x 150 verter)/1 s = 75 000 kB/s eller 600 Mbps. Fra dette kan vi umiddelbart konkludere at for forbindelsen e-postserver med nettverket du trenger for å bruke en kanal Gigabit Ethernet. I kjernen av nettverket vil denne verdien være et av begrepene som utgjør den totale nødvendige gjennomstrømningen.
Telefoni og videoovervåking
Andre applikasjoner - telefoni og videoovervåking - er like i sin flytoverføringsstruktur: begge typer trafikk overføres ved hjelp av UDP-protokoll og har en mer eller mindre fast overføringshastighet. Hovedforskjellene er at i telefoni er strømmene toveis og begrenset av tidspunktet for samtalen, mens i videoovervåking sendes strømmene i én retning og som regel er kontinuerlige.
For å estimere nødvendig gjennomstrømning for telefonitrafikk, anta at antall samtidige forbindelser som passerer gjennom gatewayen under høy aktivitet kan nå 100. Når du bruker G.711-kodeken i Ethernet-nettverk hastigheten på én strøm, tatt i betraktning overskrifter og tjenestepakker, er omtrent 100 kbit/s. Altså i perioder mest aktive brukere, vil nødvendig båndbredde i nettverkskjernen være 10 Mbit/s.
Videoovervåkingstrafikken beregnes ganske enkelt og nøyaktig. La oss si at i vårt tilfelle overfører videokameraer strømmer på 4 Mbit/s hver. Den nødvendige båndbredden vil være lik summen av hastighetene til alle videostrømmer: 4 Mbit/s x 20 kameraer = 80 Mbit/s.
Alt som gjenstår er å legge sammen de resulterende toppverdiene for hver av nettverkstjenester: 600 + 10 + 80 = 690 Mbps. Dette vil være den nødvendige båndbredden i nettverkskjernen. Utformingen bør også inkludere mulighet for skalering slik at kommunikasjonskanaler kan betjene trafikken til et voksende nettverk så lenge som mulig. I vårt eksempel vil det være nok å bruke Gigabit Ethernet for å oppfylle kravene til tjenestene og samtidig kunne sømløst utvikle nettverket ved å koble til flere noder
Selvsagt er eksemplet som er gitt langt fra å være standard – hver sak må vurderes separat. I realiteten kan nettverkstopologien være mye mer kompleks (fig. 2), og kapasitetsvurdering må gjøres for hver del av nettverket.
Det bør tas i betraktning at VoIP-trafikk (IP-telefoni) distribueres ikke bare fra telefoner til serveren, men også mellom telefoner direkte. I tillegg, i forskjellige avdelinger av organisasjonen, kan nettverksaktiviteten variere: den tekniske støttetjenesten ringer flere telefoner, prosjektavdelingen bruker den mer aktivt enn andre via epost, ingeniøravdelingen bruker internetttrafikk mer enn andre osv. Som et resultat kan enkelte deler av nettverket kreve mer båndbredde enn andre.
Brukbar og full gjennomstrømning
I vårt eksempel, når vi beregnet strømningshastigheten for IP-telefoni, tok vi hensyn til kodeken som ble brukt og størrelsen på pakkehodet. Dette er en viktig detalj å huske på. Avhengig av kodingsmetoden (kodeker som brukes), mengden data som overføres i hver pakke, og koblingslagsprotokollene som brukes, dannes den totale gjennomstrømningen til strømmen. Det er den totale gjennomstrømningen som må tas i betraktning ved estimering av nødvendig nettverksgjennomstrømning. Dette er mest relevant for IP-telefoni og andre applikasjoner som bruker sanntidsoverføring av lavhastighetsstrømmer, der størrelsen på pakkehodene er en betydelig del av størrelsen på hele pakken. For klarhet, la oss sammenligne to VoIP-strømmer (se tabell). Disse strømmene bruker samme komprimering, men forskjellige nyttelaststørrelser (faktisk den digitale lydstrømmen) og forskjellige koblingslagsprotokoller.
Dataoverføringshastigheten i sin rene form, uten å ta hensyn til nettverksprotokolloverskrifter (i vårt tilfelle, en digital lydstrøm), er nyttig båndbredde. Som du kan se fra tabellen, med den samme nyttige gjennomstrømningen av strømmer, kan deres totale gjennomstrømning variere sterkt. Når man beregner nødvendig nettverkskapasitet for telefonsamtaler under toppbelastninger, spesielt for teleoperatører, spiller valget av kanalprotokoller og flytparametere en betydelig rolle.
Utvalg av utstyr
Valget av link-layer-protokoller er vanligvis ikke noe problem (i dag oppstår oftere spørsmålet om hvor mye båndbredde en Ethernet-kanal skal ha), men å velge riktig utstyr kan skape vanskeligheter selv for en erfaren ingeniør.
Utvikling nettverksteknologier Samtidig med de økende applikasjonskravene til nettverksbåndbredde, tvinges produsenter av nettverksutstyr til å utvikle stadig nye programvare- og maskinvarearkitekturer. Ofte, fra en enkelt produsent, er det tilsynelatende lignende utstyrsmodeller, men designet for å løse forskjellige nettverksproblemer. Ta for eksempel Ethernet-svitsjer: de fleste produsenter, sammen med konvensjonelle brytere som brukes i bedrifter, har brytere for å bygge datalagringsnettverk, organisere operatørtjenester osv. Modeller i samme priskategori er forskjellige i sin arkitektur, "skreddersydd" for spesifikke oppgaver.
I tillegg til generell ytelse, bør valg av utstyr også baseres på støttede teknologier. Avhengig av type maskinvare, kan et visst sett med funksjoner og typer trafikk behandles på maskinvarenivå uten å bruke CPU og minneressurser. I dette tilfellet vil trafikk fra andre søknader bli behandlet på programnivå, som i stor grad reduserer den totale ytelsen og som et resultat maksimal gjennomstrømning. For eksempel er flerlagssvitsjer, takket være deres komplekse maskinvarearkitektur, i stand til å overføre IP-pakker uten å redusere ytelsen når alle porter har maksimal belastning. Videre, hvis vi ønsker å bruke mer kompleks innkapsling (GRE, MPLS), så vil slike brytere (av i det minste rimelige modeller) vil neppe passe oss, siden deres arkitektur ikke støtter de tilsvarende protokollene, og i beste fall vil en slik innkapsling skje på bekostning av en sentralprosessor med lav ytelse. For å løse slike problemer kan vi derfor vurdere for eksempel rutere hvis arkitektur er basert på en høyytelses sentralprosessor og i større grad avhenger av programvare fremfor maskinvareimplementering. I dette tilfellet, på bekostning av maksimal gjennomstrømning, får vi et stort utvalg av støttede protokoller og teknologier som ikke støttes av brytere i samme priskategori.
Generell utstyrsytelse
I dokumentasjonen for utstyret deres angir produsenter ofte to maksimale gjennomstrømningsverdier: en uttrykt i pakker per sekund, den andre i bits per sekund. Dette skyldes det faktum at det meste av ytelsen til nettverksutstyr som regel brukes på å behandle pakkehoder. Grovt sett må utstyret motta pakken, finne en passende koblingsvei for den, generere en ny header (om nødvendig) og overføre den videre. I dette tilfellet er det åpenbart ikke volumet av data som overføres per tidsenhet som spiller en rolle, men antallet pakker.
Hvis vi sammenligner to strømmer som sendes med samme hastighet, men med forskjellige størrelser pakker, og overfør deretter strømmen fra mindre størrelse pakker vil kreve mer ytelse. Dette faktum bør tas i betraktning hvis nettverket er ment å bruke f.eks. et stort nummer av IP-telefonistrømmer - den maksimale gjennomstrømningen i bits per sekund her vil være mye mindre enn deklarert.
Det er klart det med blandet trafikk, og til og med tatt i betraktning tilleggstjenester(NAT, VPN), som skjer i de aller fleste tilfeller, er det svært vanskelig å beregne belastningen på utstyrsressurser. Ofte utfører utstyrsprodusenter eller deres partnere lasttesting ulike modeller under forskjellige forhold og resultatene publiseres på Internett i skjemaet sammenlignende tabeller. Å bli kjent med disse resultatene forenkler i stor grad oppgaven med å velge riktig modell.
Fallgruver med modulært utstyr
Hvis det valgte nettverksutstyret er modulært, kan du i tillegg til den fleksible konfigurasjonen og skalerbarheten som er lovet av produsenten, få mange fallgruver.
Når du velger moduler, bør du lese beskrivelsen nøye eller konsultere produsenten. Det er ikke nok å bare bli veiledet av typen grensesnitt og antall - du må også bli kjent med arkitekturen til selve modulen. For lignende moduler er det ikke uvanlig at noen ved overføring av trafikk er i stand til å behandle pakker autonomt, mens andre ganske enkelt videresender pakker til sentralen. prosessormodul for videre behandling (for eksternt identiske moduler kan prisen derfor variere flere ganger). I det første tilfellet er den generelle ytelsen til utstyret og, som en konsekvens, dets maksimale gjennomstrømning høyere enn i det andre, siden en del av arbeidet prosessor overføringer til modulprosessorer.
I tillegg har modulært utstyr ofte en blokkerende arkitektur (når maksimal gjennomstrømning er lavere enn totalhastigheten til alle porter). Dette skyldes den begrensede kapasiteten til den interne bussen som modulene utveksler trafikk med hverandre gjennom. For eksempel, hvis en modulær svitsj har en intern buss med en båndbredde på 20 Gbps, så for linjekortet med 48 Gigabit Ethernet-porter på fulllastet Kun 20 porter kan brukes. Du bør også ha slike detaljer i bakhodet og lese dokumentasjonen nøye når du velger utstyr.
Når du designer IP-nettverk, er båndbredde en nøkkelparameter som vil bestemme arkitekturen til nettverket som helhet. For en mer nøyaktig vurdering av gjennomstrømmingen kan du følge følgende anbefalinger:
- Studer applikasjonene du planlegger å bruke på nettverket, teknologiene de bruker, og volumet av overført trafikk. Bruk råd fra utviklere og kollegers erfaring for å ta hensyn til alle nyansene til disse applikasjonene når du bygger nettverk.
- Studer i detalj nettverksprotokoller og teknologiene som brukes av disse applikasjonene.
- Les dokumentasjonen nøye når du velger utstyr. Å ha litt reserve ferdige løsninger, sjekk ut produktlinjene til forskjellige produsenter.
Som et resultat, med det riktige valget av teknologier og utstyr, kan du være sikker på at nettverket fullt ut vil tilfredsstille kravene til alle applikasjoner og, er tilstrekkelig fleksibelt og skalerbart, vil vare i lang tid.
Med flyten teknisk fremgang Internetts muligheter har også utvidet seg. Men for at brukeren skal kunne dra full nytte av dem, er en stabil og høyhastighetsforbindelse nødvendig. Først og fremst avhenger det av gjennomstrømmingen til kommunikasjonskanaler. Derfor er det nødvendig å finne ut hvordan man måler dataoverføringshastigheten og hvilke faktorer som påvirker den.
Hva er kommunikasjonskanalkapasitet?
For å bli kjent og forstå ny termin, må du vite hva en kommunikasjonskanal er. Hvis vi snakker på enkelt språk, kommunikasjonskanaler er enheter og midler som overføring skjer over en avstand. Kommunikasjon mellom datamaskiner utføres for eksempel ved hjelp av fiberoptiske og kabelnettverk. I tillegg er en vanlig metode for kommunikasjon via en radiokanal (en datamaskin koblet til et modem eller et Wi-Fi-nettverk).
Båndbredde er den maksimale hastigheten for informasjonsoverføring i en bestemt tidsenhet.
Vanligvis brukes følgende enheter for å indikere gjennomstrømning:
Båndbreddemåling
Å måle gjennomstrømning er en ganske viktig operasjon. Det utføres for å finne ut den nøyaktige hastigheten på Internett-tilkoblingen din. Målingen kan gjøres ved å bruke følgende trinn:
- Det enkleste er å laste ned en stor fil og sende den til den andre enden. Ulempen er at det er umulig å bestemme nøyaktigheten av målingen.
- I tillegg kan du bruke ressursen speedtest.net. Tjenesten lar deg måle bredden på Internett-kanalen som "leder" til serveren. Denne metoden egner seg imidlertid heller ikke for helhetlig måling, tjenesten gir data om hele linjen til serveren, og ikke om en bestemt kommunikasjonskanal. I tillegg har ikke objektet som måles tilgang til det globale Internett.
- Den optimale løsningen for måling er klient-server-verktøyet Iperf. Den lar deg måle tid og mengden data som overføres. Etter at operasjonen er fullført, gir programmet brukeren en rapport.
Takket være metodene ovenfor kan du måle uten problemer ekte hastighet Internett-tilkoblinger. Hvis målingene ikke oppfyller dine nåværende behov, må du kanskje tenke på å bytte leverandør.
Båndbreddeberegning
For å finne og beregne kapasiteten til en kommunikasjonslinje er det nødvendig å bruke Shannon-Hartley-teoremet. Det står: du kan finne gjennomstrømningen til en kommunikasjonskanal (linje) ved å beregne det gjensidige forholdet mellom potensiell gjennomstrømning, samt båndbredden til kommunikasjonslinjen. Formelen for å beregne gjennomstrømning er som følger:
I=Glog 2 (1+A s/A n).
I denne formelen har hvert element sin egen betydning:
- Jeg- angir den maksimale gjennomstrømningsparameteren.
- G- parameter for båndbredden beregnet for signaloverføring.
- Som/ A n- forholdet mellom støy og signal.
Shannon-Hartley-teoremet antyder at for å redusere ekstern støy eller øke signalstyrken, er det best å bruke en bred kabel for dataoverføring.
Signaloverføringsmetoder
I dag er det tre hovedmåter å overføre signaler mellom datamaskiner:
- Sending over radionettverk.
- Dataoverføring via kabel.
- Dataoverføring via fiberoptiske forbindelser.
Hver av disse metodene har individuelle egenskaper ved kommunikasjonskanaler, som vil bli diskutert nedenfor.
Fordelene med å overføre informasjon via radiokanaler inkluderer: allsidig bruk, enkel installasjon og konfigurasjon av slikt utstyr. Som regel brukes en radiosender for mottak og metode. Det kan være et modem for en datamaskin eller en Wi-Fi-adapter.
Ulempene med denne overføringsmetoden inkluderer ustabil og relativt lav hastighet, større avhengighet av tilstedeværelsen av radiotårn, samt de høye kostnadene ved bruk ( Mobilt Internett nesten dobbelt så dyrt som en "stasjonær").
Fordelene med dataoverføring via kabel er: pålitelighet, enkel betjening og vedlikehold. Informasjon overføres gjennom elektrisk strøm. Relativt sett beveger en strøm ved en viss spenning seg fra punkt A til punkt B. A blir senere konvertert til informasjon. Ledningene tåler temperaturendringer, bøyning og mekanisk påkjenning meget godt. Ulempene inkluderer ustabil hastighet, samt forringelse av forbindelsen på grunn av regn eller tordenvær.
Kanskje den mest perfekte dette øyeblikket Dataoverføringsteknologi er bruk av fiberoptisk kabel. Millioner av bittesmå glassrør brukes i utformingen av kommunikasjonskanalene til kommunikasjonskanalnettverket. Og signalet som sendes gjennom dem er en lyspuls. Siden lysets hastighet er flere ganger høyere enn strømhastigheten, denne teknologien lov til å øke hastigheten på Internett-tilkoblingen flere hundre ganger.
Ulempene inkluderer skjørheten til fiberoptiske kabler. For det første tåler de ikke mekanisk skade: ødelagte rør kan ikke overføre et lyssignal gjennom seg selv, og plutselige temperaturendringer fører til at de sprekker. Vel, den økte bakgrunnsstrålingen gjør rørene overskyet - på grunn av dette kan signalet forringes. I tillegg, fiberoptisk kabel Det er vanskelig å gjenopprette hvis det går i stykker, så du må erstatte det helt.
Ovennevnte antyder at kommunikasjonskanaler og nettverk av kommunikasjonskanaler over tid forbedres, noe som fører til en økning i dataoverføringshastigheter.
Gjennomsnittlig kapasitet på kommunikasjonslinjer
Fra det ovenstående kan vi konkludere med at kommunikasjonskanaler er forskjellige i egenskapene deres, noe som påvirker hastigheten på informasjonsoverføringen. Som nevnt tidligere kan kommunikasjonskanaler være kablet, trådløse eller basert på bruk av fiberoptiske kabler. Den siste typen å lage datanettverk er den mest effektive. Og dens gjennomsnittlige kommunikasjonskanalkapasitet er 100 Mbit/s.
Hva er en beat? Hvordan måles bithastighet?
Bithastighet er et mål på tilkoblingshastighet. Beregnet i biter, de minste enhetene for informasjonslagring, per 1 sekund. Det var iboende i kommunikasjonskanaler i tiden med " tidlig utvikling» Internett: på den tiden ble tekstfiler hovedsakelig overført på det globale nettet.
For øyeblikket er den grunnleggende måleenheten 1 byte. Det er på sin side lik 8 bits. Nybegynnere lager veldig ofte grov feil: Forveksle kilobit og kilobyte. Det er her forvirringen oppstår når en kanal med en båndbredde på 512 kbps ikke lever opp til forventningene og produserer en hastighet på kun 64 KB/s. For å unngå forvirring, må du huske at hvis biter brukes til å indikere hastighet, vil oppføringen gjøres uten forkortelser: bit/s, kbit/s, kbit/s eller kbps.
Faktorer som påvirker Internett-hastigheten
Som du vet, avhenger den endelige hastigheten på Internett av båndbredden til kommunikasjonskanalen. Hastigheten på informasjonsoverføringen påvirkes også av:
- Tilkoblingsmetoder.
Radiobølger, kabler og fiberoptiske kabler. Egenskapene, fordelene og ulempene ved disse koblingsmetodene ble diskutert ovenfor.
- Serverbelastning.
Jo travlere serveren er, jo tregere mottar eller overfører den filer og signaler.
- Ekstern interferens.
Interferens har størst innvirkning på forbindelser opprettet ved hjelp av radiobølger. Dette er forårsaket av mobiltelefoner, radioer og andre radiomottakere og -sendere.
- Status på nettverksutstyr.
Selvfølgelig spiller tilkoblingsmetoder, servernes tilstand og tilstedeværelsen av interferens en viktig rolle i å sikre høyhastighets Internett. Men selv om indikatorene ovenfor er normale, og Internett-hastigheten er lav, er problemet skjult i datamaskinens nettverksutstyr. Moderne nettverkskort er i stand til å støtte Internett-tilkoblinger med hastigheter på opptil 100 Mbit per sekund. Tidligere kunne kort gi maksimal gjennomstrømning på henholdsvis 30 og 50 Mbps.
Hvordan øke internetthastigheten?
Som nevnt tidligere avhenger gjennomstrømningen til en kommunikasjonskanal av mange faktorer: tilkoblingsmetoden, ytelsen til serveren, tilstedeværelsen av støy og forstyrrelser, samt tilstanden til nettverksutstyret. For å øke tilkoblingshastigheten hjemme kan du erstatte nettverksutstyr med mer avansert, samt bytte til en annen tilkoblingsmetode (fra radiobølger til kabel eller fiberoptikk).
Endelig
For å oppsummere er det verdt å si at kommunikasjonskanalens båndbredde og Internett-hastighet ikke er det samme. For å beregne den første mengden er det nødvendig å bruke Shannon-Hartley-loven. Ifølge ham kan støy reduseres og signalstyrken økes ved å erstatte overføringskanalen med en bredere.
Det er også mulig å øke hastigheten på Internett-tilkoblingen. Men det utføres ved å bytte leverandør, erstatte tilkoblingsmetoden, forbedre nettverksutstyret, og også beskytte enheter for overføring og mottak av informasjon fra kilder som forårsaker forstyrrelser.
I ethvert kommunikasjonssystem overføres informasjon gjennom en kanal. Informasjonsoverføringshastigheten ble definert i § 2.9. Denne hastigheten avhenger ikke bare av selve kanalen, men også av egenskapene til signalet som leveres til inngangen, og kan derfor ikke karakterisere kanalen som et middel for å overføre informasjon. La oss prøve å finne en måte å vurdere en kanals evne til å overføre informasjon. La oss først vurdere en diskret kanal som symboler fra volumalfabetet overføres per tidsenhet.Når hvert symbol overføres, går i gjennomsnitt følgende informasjonsmengde gjennom kanalen [se. (2.135) og (2.140)]:
hvor er tilfeldige symboler ved inngangen og utgangen til kanalen. Av de fire entropiene som er omtalt her -egen informasjon overført tegn - bestemt av kilden diskret signal og er ikke avhengig av egenskapene til kanalen. De resterende tre entropiene avhenger generelt av både signalkilden og kanalen.
La oss forestille oss at symboler fra forskjellige kilder, preget av forskjellige sannsynlighetsfordelinger (men selvfølgelig med de samme verdiene på . For hver slik kilde kan mengden informasjon som sendes over kanalen få sin egen verdi. Maksimal mengde av overført informasjon, tatt i henhold til alle typer
inngangssignalkilder, karakteriserer selve kanalen og kalles kanalkapasiteten. Per karakter
hvor maksimering utføres over alle flerdimensjonale sannsynlighetsfordelinger. Du kan også bestemme kanalkapasiteten C per tidsenhet (sekund):
Den siste likheten følger av additiviteten til entropi. I fremtiden, uansett hvor dette ikke er spesifikt oppgitt, vil vi forstå gjennomstrømning som gjennomstrømning per sekund.
La oss som et eksempel beregne kapasiteten til en symmetrisk kanal uten minne, for hvilken overgangssannsynlighetene er gitt ved formel (3.36). I følge (3.52) og (3.53)
Verdien i dette tilfellet er lett å beregne, siden den betingede overgangssannsynligheten bare tar to verdier: ifl Den første av disse verdiene oppstår med sannsynlighet og den andre med sannsynlighet. I tillegg, siden en kanal uten minne vurderes, vil resultatene å motta individuelle symboler er uavhengige av hverandre. Derfor
Følgelig er den ikke avhengig av sannsynlighetsfordelingen B, men bestemmes kun av overgangssannsynlighetene til kanalen. Denne egenskapen er bevart for alle kanalmodeller med additiv støy.
Ved å erstatte (3,56) med (3,55), får vi
Siden på høyre side bare begrepet avhenger av sannsynlighetsfordelingen, er det nødvendig å maksimere den. Maksimumsverdien i henhold til (2.123) er lik og den realiseres når alle mottatte symboler er like sannsynlige og uavhengige av hverandre. Det er lett å verifisere at denne betingelsen er oppfylt hvis inngangssymbolene er like sannsynlige og uavhengige, siden
Samtidig
Derav gjennomstrømmingen per sekund
For en binær symmetrisk kanal, gjennomstrømningen inn binære enheter per sekund
Avhengigheten av i henhold til (3.59) er vist i fig. 3.9.
Med kapasiteten til den binære kanalen, siden med en slik sannsynlighet for feil sekvensen av utganger binære tegn kan oppnås uten å sende signaler over kanalen i det hele tatt, men ved å velge dem tilfeldig (for eksempel basert på resultatene av å kaste en mynt), dvs. når sekvensene ved utgangen og inngangen til kanalen er uavhengige. Hendelsen kalles en kanalpause. Det faktum at gjennomstrømningen ved i en binær kanal er den samme som ved (støyfri kanal) forklares med at den er nok til å invertere alle utgangssymbolene (dvs. erstatte 0 med 1 og 1 med 0) i for å gjenopprette inngangssignalet på riktig måte.
Ris. 3.9. Avhengighet av kapasiteten til en binær symmetrisk kanal uten minne av sannsynligheten for feil mottak av et symbol
Gjennomstrømningen til en kontinuerlig kanal beregnes på lignende måte. La for eksempel en kanal ha en begrenset båndbredde. Da blir signalene ved inngangen og utgangen til kanalen, i henhold til Kotelnikovs teorem, bestemt av deres samples tatt med intervaller og derfor informasjonen som går gjennom kanalen over en viss tid er lik summen av informasjonsmengdene som overføres for hver slik prøve. Kanalkapasitet per slik prøve
Her er de tilfeldige variablene tverrsnitt av prosesser ved inngangen og utgangen til kanalen og maksimum tas over alle tillatte inngangssignaler, dvs. over alle distribusjoner.
Gjennomstrømningen C er definert som summen av Count-verdiene tatt over alle prøver per sekund. I dette tilfellet må selvfølgelig differensialentropiene i (3.60) beregnes under hensyntagen til de sannsynlige sammenhengene mellom prøvene.
La oss beregne for eksempel kapasiteten til en kontinuerlig kanal uten minne med additiv hvit gaussisk støy, som har en båndbredde hvis den gjennomsnittlige signaleffekten (variansen) ikke overstiger en gitt verdi.Vi betegner effekten (spredningen) av støy i båndet. Samplene av inngangs- og utgangssignalene, så vel som støy, er relatert av likheten
n siden den har en normalfordeling med null matematisk forventning, så vil den betingede sannsynlighetstettheten for fast og også være normal – med matematisk forventning og spredning. La oss finne gjennomstrømningen per prøve:
I følge (2.152) er differensialentropien til normalfordelingen ikke avhengig av den matematiske forventningen og er lik. Derfor, for å finne den, må vi finne en slik distribusjonstetthet som maksimerer Fra (3.61), og tar i betraktning at uavhengige tilfeldige variabler, vi har
Dermed er variansen fast, som gitt. I henhold til (2.153), for en fast dispersjon, er den maksimale differensielle entropien gitt av normalfordelingen. Fra (3.61) er det klart at med en normal endimensjonal fordeling vil fordelingen også være normal og derfor
Når det gjelder gjennomstrømningen C per sekund, merker vi at informasjonen som sendes over flere prøver er maksimal i tilfellet når signalprøvene er uavhengige. Dette kan oppnås hvis signalet velges slik at dets spektrale tetthet er ensartet i båndet.Som ble vist i prøver adskilt av intervaller som er multipler av dem er gjensidig ukorrelert, og for gaussiske størrelser betyr ukorrelert uavhengighet.
Derfor kan gjennomstrømningen C (per sekund) bli funnet ved å legge til gjennomstrømningene (3.63) for uavhengige prøver:
Det realiseres om Gauss-prosessen har en jevn spektral tetthet i frekvensbåndet (kvasi-hvit støy).
Fra formel (3.64) er det klart at hvis signaleffekten ikke var begrenset, ville gjennomstrømningen vært uendelig. Båndbredden er null hvis signal-til-støy-forholdet til kanalen er null. Når dette forholdet øker, øker gjennomstrømningen uendelig, men sakte, på grunn av en logaritmisk avhengighet.
Relasjon (3.64) kalles ofte Shannons formel. Denne formelen har viktig i informasjonsteori, siden den bestemmer avhengigheten av kapasiteten til den kontinuerlige kanalen som vurderes av slik tekniske egenskaper, for eksempel båndbredde og signal-til-støy-forhold. Shannons formel indikerer muligheten for å handle båndbredde for signalkraft og omvendt. Men siden C avhenger lineært av og på logaritmisk, er det vanligvis upraktisk å kompensere for en mulig reduksjon i båndbredde ved å øke signaleffekten. Mer effektiv er omvendt utveksling av signalkraft mot båndbredde.
1.Hva er prosessen med informasjonsoverføring?
Overføring av informasjon- fysisk prosess, gjennom hvilken informasjon flyttes i rommet. Vi registrerte informasjonen på en disk og flyttet den til et annet rom. Denne prosessen preget av tilstedeværelsen av følgende komponenter:
En kilde til informasjon. Informasjonsmottaker. Informasjonsbærer. Overføringsmedium.
Informasjonsoverføringsskjema:
Informasjonskilde – informasjonskanal – mottaker av informasjon.
Informasjon presenteres og overføres i form av en sekvens av signaler og symboler. Fra kilden til mottakeren sendes meldingen gjennom et eller annet materiell medium. Hvis tekniske kommunikasjonsmidler brukes i overføringsprosessen, kalles de informasjonsoverføringskanaler ( informasjonskanaler). Disse inkluderer telefon, radio, TV. Menneskelige sanseorganer spiller rollen som biologiske informasjonskanaler.
Prosessen med å overføre informasjon gjennom tekniske kommunikasjonskanaler følger følgende skjema (ifølge Shannon):
Begrepet "støy" refererer til ulike typer interferens som forvrenger det overførte signalet og fører til tap av informasjon. Slike forstyrrelser oppstår primært pga tekniske årsaker: dårlig kvalitet på kommunikasjonslinjer, usikkerhet ved forskjellige strømmer av informasjon som overføres over de samme kanalene fra hverandre. Brukes til støybeskyttelse forskjellige måter, for eksempel bruk av ulike typer filtre som skiller nyttesignalet fra støyen.
Claude Shannon utviklet en spesiell kodingsteori som gir metoder for å håndtere støy. En av de viktige ideene til denne teorien er at koden som sendes over kommunikasjonslinjen må være overflødig. På grunn av dette kan tapet av en del av informasjonen under overføringen kompenseres. Redundansen bør imidlertid ikke være for stor. Dette vil føre til forsinkelser og økte kommunikasjonskostnader.
2. Generell ordning for informasjonsoverføring
3. List opp kommunikasjonskanalene du kjenner
Kommunikasjonskanal (engelsk kanal, datalinje) - et system med tekniske midler og signalformidlingsmedium for overføring av meldinger (ikke bare data) fra kilde til mottaker (og omvendt). En kommunikasjonskanal, forstått i snever betydning (kommunikasjonsvei), representerer kun fysisk miljø signalutbredelse, for eksempel fysisk linje kommunikasjon.
Basert på type distribusjonsmedium er kommunikasjonskanaler delt inn i:
kablet; akustisk; optisk; infrarød; radiokanaler.
4. Hva er telekommunikasjon og datatelekommunikasjon?
Telekommunikasjon(gresk tele - inn i det fjerne, langt borte og lat. communicatio - kommunikasjon) er overføring og mottak av all informasjon (lyd, bilde, data, tekst) over en avstand via ulike elektromagnetiske systemer (kabel- og fiberoptiske kanaler, radiokanaler og annen kablet og trådløs kommunikasjon).
Telekommunikasjonsnettverk er et system av tekniske midler som telekommunikasjon utføres gjennom.
Telekommunikasjonsnettverk inkluderer:
1. Datanettverk (for dataoverføring)
2. Telefonnettverk (overføring stemmeinformasjon)
3. Radionettverk (overføring av taleinformasjon - kringkastingstjenester)
4. TV-nettverk (tale og bilde - kringkastingstjenester)
Datakommunikasjon er telekommunikasjon hvis terminalenheter er datamaskiner.
Overføringen av informasjon fra datamaskin til datamaskin kalles synkron kommunikasjon, og gjennom en mellomliggende datamaskin, som gjør at meldinger kan akkumuleres og overføres til personlige datamaskiner som forespurt av brukeren, asynkront.
Datatelekommunikasjon begynner å bli introdusert i utdanning. I høyere utdanning brukes de til koordinering Vitenskapelig forskning, rask utveksling av informasjon mellom prosjektdeltakere, fjernundervisning, konsultasjoner. I skoleutdanningssystemet - å øke effektiviteten av elevenes selvstendige aktiviteter knyttet til ulike typer kreativt arbeid, inkludert pedagogiske aktiviteter, basert utbredt bruk forskningsmetoder, fri tilgang til databaser, utveksling av informasjon med partnere både i inn- og utland.
5. Hva er båndbredden til en informasjonsoverføringskanal?
Båndbredde- metrisk karakteristikk, som viser forholdet maksimalt antall beståtte enheter ( informasjon, objekter, volum ) per tidsenhet gjennom en kanal, system, node.
I informatikk brukes definisjonen av båndbredde vanligvis på en kommunikasjonskanal og er definert maksimalt antall overført/mottatt informasjon per tidsenhet.
Båndbredde er en av de viktigste faktorene fra en brukers synspunkt. Det er estimert av mengden data som nettverket i grensen kan overføre per tidsenhet fra en enhet koblet til den til en annen.
Hastigheten på informasjonsoverføring avhenger i stor grad av hastigheten på dens opprettelse (kildeytelse), koding og dekodingsmetoder. Høyest mulig informasjonsoverføringshastighet i en gitt kanal kalles dens gjennomstrømning. Kanalkapasiteten er per definisjon
informasjonsoverføringshastigheten ved bruk av den "beste" (optimale) kilden, koderen og dekoderen for en gitt kanal, så den karakteriserer kun kanalen.
5. I hvilke enheter måles kapasiteten til informasjonsoverføringskanaler?
Kan måles i forskjellige, noen ganger svært spesialiserte, enheter - stykker, bits/sek, tonn, Kubikkmeter etc.
6. Klassifisering av datakommunikasjonskanaler (etter kodemetode, etter kommunikasjonsmetode, etter signaloverføringsmetode)
kringkastingsnettverk; nettverk med overføring fra node til node.
7. Kjennetegn kabelkanaler informasjonsoverføring (koaksialkabel, vridd par, telefonkabel, fiberoptisk kabel)
kablet – telefon, telegraf (luft) kommunikasjonslinjer; kabel – tvunnet par kobber, koaksial, fiberoptisk;
og også basert på elektromagnetisk stråling:
radiokanaler for jord- og satellittkommunikasjon; basert på infrarøde stråler.
kabler basert på tvunnet par kobbertråder; koaksialkabler (sentral kjerne og kobberfletting); fiberoptiske kabler.
Kabler basert vridd par
Kabler basert på tvunnet par brukes til å overføre digitale data og er mye brukt i datanettverk. Det er også mulig å bruke dem til overføring analoge signaler. Vridning av ledningene reduserer påvirkningen av ekstern interferens på nyttige signaler og reduserer utstråling elektromagnetiske vibrasjoner ut i verdensrommet. Skjerming øker kostnadene for kabelen, kompliserer installasjonen og krever jording av høy kvalitet. I fig. Et typisk UTP-design basert på to snoede par presenteres.
Ris. Kabeldesign med ubeskyttet tvunnet par.
Avhengig av tilstedeværelsen av beskyttelse - en elektrisk jordet kobberflette eller aluminiumsfolie rundt vridd par, bestemmes typene av kabler basert på vridd par:
ubeskyttet tvunnet par UTP (Unshielded twisted pair) – fraværende beskyttende skjerm rundt et enkelt par;
foil twisted pair FTP (Foiled twisted pair) – det er ett felles eksternt skjold i form av folie;
beskyttet twisted pair STP (Shielded twisted pair) – det er en beskyttelsesskjerm for hvert par og en felles ekstern skjerm i form av et nett;
foil shielded twisted pair S/FTP (Screened Foiled twisted pair) – det er en beskyttelsesskjerm for hvert par i folieflett og en ytre skjerm laget av kobberflette;
ubeskyttet skjermet tvunnet par SF/UTP (Screened Foiled Unshielded twisted pair) – dobbel utvendig skjerm laget av kobberflette og folie, hvert tvunnet par uten beskyttelse.
1.5.2.2. Koaksialkabel
Hensikt koaksialkabel– signaloverføring innen ulike teknologiområder: kommunikasjonssystemer; kringkastingsnettverk; datanettverk; antenne-matersystemer av kommunikasjonsutstyr, etc. Denne kabeltypen har en asymmetrisk design og består av en intern kobberkjerne og flette, atskilt fra kjernen med et isolasjonslag.
En typisk koaksialkabeldesign er vist i fig. 1.22.
Ris. 1.22. Typisk koaksialkabeldesign
Takket være metallskjermingsflettingen har den høy støyimmunitet. Hovedfordelen med coax fremfor tvunnet par er dens brede båndbredde, som gir potensielt høyere dataoverføringshastigheter på opptil 500 Mbps sammenlignet med tvunnet par kabler. I tillegg gir koaksial betydelig større tillatte signaloverføringsavstander (opptil en kilometer), det er vanskeligere å mekanisk koble til det for uautorisert avlytting av nettverket, og det er også merkbart mindre forurensende miljø elektromagnetisk stråling. Imidlertid er installasjon og reparasjon av koaksialkabel vanskeligere enn tvunnet parkabel, og kostnadene er høyere.
Den bruker konvensjonelle LED-transceivere, noe som reduserer kostnadene og øker levetiden sammenlignet med enkeltmoduskabel. I fig. 1.24. Karakteristikken for signaldemping i optisk fiber er gitt. Sammenlignet med andre typer kabler som brukes til kommunikasjonslinjer, har denne kabeltypen betydelig lavere signaldempningsverdier, som vanligvis varierer fra 0,2 til 5 dB per 1000 m lengde. Multimodus optisk fiber er preget av di bølgelengdeområdene 380-850, 850-1310 (nm) og enkeltmodusfiber, henholdsvis 850-1310, 1310-1550 (nm).
Figur 1.24. Fiberoptiske transparensvinduer.
Fordeler med fiberoptisk kommunikasjon:
Bred båndbredde.
Ekstremt betinget høy frekvens bærer vibrasjon. Når du bruker teknologien for spektral multipleksing av kommunikasjonskanaler ved hjelp av bølgen
Multipleksing i 2009 ble signaler fra 155 kommunikasjonskanaler med en overføringshastighet på 100 Gbit/s hver sendt over en avstand på 7000 kilometer. Dermed var den totale dataoverføringshastigheten over optisk fiber 15,5 Tbit/s. (Tera = 1000 Giga);
Lav demping av lyssignalet i fiberen.
Lar deg bygge fiberoptiske kommunikasjonslinjer lang lengde uten mellomliggende signalforsterkning;
Lavt støynivå i fiberoptisk kabel.
Lar deg øke båndbredden ved å overføre ulike modulasjoner av signaler med lav koderedundans;
Høy støyimmunitet og beskyttelse mot uautorisert tilgang.
Det sikrer absolutt beskyttelse av den optiske fiberen mot elektrisk interferens, interferens og fullstendig fravær av stråling i det ytre miljøet. Dette forklares av naturen til lysvibrasjoner, som ikke samhandler med elektromagnetiske felt andre frekvensområder, som selve den optiske fiberen, som er et dielektrikum. Ved å bruke en rekke lysspredningsegenskaper i optisk fiber, integritetsovervåkingssystemer optisk linje kommunikasjon kan umiddelbart slå av den "hackede" kommunikasjonskanalen og slå av en alarm. Slike systemer er spesielt nødvendige når man oppretter kommunikasjonslinjer i myndigheter, bank og enkelte andre spesialtjenester som har økte krav til databeskyttelse;
Ikke behov for galvanisk isolasjon av nettverksnoder.
Fiberoptiske nettverk kan i utgangspunktet ikke ha elektriske jordsløyfer, som oppstår når to nettverksenheter ha jordforbindelser på forskjellige steder i bygningen;
Høy eksplosjons- og brannsikkerhet, motstand mot aggressive miljøer.
På grunn av fraværet av muligheten for gnistdannelse, øker optisk fiber nettverkssikkerheten i kjemiske anlegg, oljeraffinerier og vedlikehold teknologiske prosesserøkt risiko;
Lett vekt, volum, kostnadseffektivitet av fiberoptisk kabel.
Fiberen er basert på kvarts (silisiumdioksid), som er et allment tilgjengelig og billig materiale. For tiden er kostnaden for fiber i forhold til et kobberpar 2:5. Kostnaden for selve fiberoptiske kabelen synker stadig, men bruken av spesielle optiske mottakere og sendere (fiberoptiske modemer) som konverterer lys signaler til elektrisk og omvendt, øker kostnadene for nettverket som helhet betydelig;
Lang levetid.
Levetiden til optisk fiber er minst 25 år. Fiberoptisk kabel har også noen ulemper. Den viktigste er den høye kompleksiteten til installasjonen. Når du kobler til endene av kabelen, er det nødvendig å sikre høy nøyaktighet av tverrsnittet av glassfiberen, etterfølgende polering av kuttet og justering av glassfiberen når den er installert i kontakten. Installasjon av koblinger utføres ved sveising av skjøten eller ved liming med en spesiell gel som har samme lysbrytningsindeks som glassfiber. Dette krever uansett høyt kvalifisert personell og spesialverktøy. I tillegg er fiberoptisk kabel mindre holdbar og mindre fleksibel enn elektrisk kabel, og er følsom for mekanisk påkjenning. Den er også følsom for ioniserende stråling, noe som reduserer gjennomsiktigheten til glassfiberen, det vil si øker signaldempningen i kabelen. Plutselige temperaturendringer kan føre til at glassfiber sprekker. For å redusere påvirkningen av disse faktorene, ulike Konstruktive beslutninger, noe som påvirker kostnaden for kabelen.
Tatt i betraktning de unike egenskapene til optisk fiber, blir telekommunikasjon basert på den i økende grad brukt på alle teknologiområder. Dette er datanettverk, bynettverk, regionale, føderale, samt interkontinentale undervanns primære kommunikasjonsnettverk og mye mer. Ved å bruke fiberoptiske kommunikasjonskanaler utføres følgende: kabel-TV, ekstern videoovervåking, videokonferanser og videosendinger, telemetri og andre informasjonssystemer.
8. Kjennetegn trådløse kanaler informasjonsoverføring (satellitt,
radiokanaler, Wi-Fi, Bluetooth)
Trådløse teknologier- underklasse informasjonsteknologier, tjener til å overføre informasjon over en avstand mellom to eller flere punkter, uten å kreve at de er forbundet med ledninger. Kan brukes til å overføre informasjoninfrarød stråling, radiobølger, optisk eller laserstråling.
For tiden er det mange trådløse teknologier, mest kjent for brukerne under markedsføringsnavnene deres som Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Hver teknologi har visse egenskaper som bestemmer dens anvendelsesområde.
Det finnes ulike tilnærminger til å klassifisere trådløse teknologier.
Etter område:
o Trådløst personlige nettverk ( WPAN - Wireless Personal Area Networks). Eksempler på teknologier -Bluetooth.
o Trådløst lokale nettverk ( WLAN - Wireless Local Area Networks).
Eksempler på teknologier er Wi-Fi.
o Trådløse nettverk i byskala ( WMAN - Wireless Metropolitan Area Networks). Eksempler på teknologier - WiMAX.
o Trådløst globale nettverk ( WWAN - Trådløs Bredt område Nettverk).
Eksempler på teknologier er CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.
Etter topologi:
o "Punkt-til-punkt".
o Punkt-til-multipunkt.
Etter bruksområde:
o Bedrift (avdeling) trådløst nettverk- opprettet av bedrifter for deres egne behov.
o Trådløse operatørnettverk - opprettet av teleoperatører for å tilby tjenester mot en avgift.
En kort, men konsis måte å klassifisere på kan være å samtidig vise de to viktigste egenskapene til trådløse teknologier på to akser: topphastighet informasjonsoverføring og maksimal avstand.
Oppgaver Oppgave 1. På 10 s sendes 500 byte med informasjon over kommunikasjonskanalen. Hva er det lik
kanalkapasitet? (500/10=50 byte/s=400bit/s)
Oppgave 2. Hvor mye informasjon kan overføres over en kanal med en båndbredde på 10 kbit/s på 1 minutt? (10 kbit/s*60 s = 600 kbit)
Oppgave 3. Gjennomsnittlig dataoverføringshastighet ved bruk av et modem er 36864 bps. Hvor mange sekunder vil det ta for modemet å overføre 4 sider med tekst i KOI-8-koding, forutsatt at hver side har et gjennomsnitt på 2304 tegn.
Løsning: Antall tegn i teksten: 2304*4 = 9216 tegn.
I KOI-8-koding er hvert tegn kodet med en byte, deretter er informasjonsvolumet til teksten 9216 * 8 = 73 728 biter.
Tid = volum / hastighet. 73728: 36864 = 2 s
Kanalkapasiteten kalles maksimal verdi hastigheten på informasjonsoverføring over denne kanalen. Det vil si at gjennomstrømning karakteriserer de potensielle mulighetene for å overføre informasjon. Kanalgjennomstrømning måles i bits per sekund (bps).
Fra forholdet er det klart at hvis signaleffekten ikke var begrenset, ville gjennomstrømningen vært uendelig stor. Båndbredden er null når signal-til-støy-forholdet Ps/Pw er lik null. Når dette forholdet øker, øker gjennomstrømningen i det uendelige.
Dette uttrykket gir en øvre, fysisk uoppnåelig grense for informasjonsoverføringshastigheten, siden dets utledning gjorde antagelsen om ideell støybestandig koding, som krever en uendelig lang informasjonsoverføringstid for implementeringen.
Shannon beviste også at meldinger fra enhver diskret kilde kan kodes av signaler z(t) ved kanalinngangen og rekonstrueres fra signaler ved kanalutgangen z"(t) med en feilsannsynlighet vilkårlig nær null for H"(a) I det første tilfellet kan senderen og mottakeren være veldig enkel, og derfor billig, siden hvis kanalkapasiteten i stor grad overstiger kildeytelsen, kan du begrense deg til de enkleste metodene for overføring (koding, modulering) og mottak (beslutningskretser) og oppnå tilstrekkelig troskap. Dette bruker imidlertid en svært kostbar kanal, siden et bredt frekvensbånd eller et høyt signal-til-støyforhold er dyrt. I det andre tilfellet kan en billigere kanal med lavere kapasitet brukes, men det kreves mer avanserte overførings- og mottaksmetoder, d.v.s. dyrere sender og mottaker. Av ovenstående følger det at det må være et optimalt forhold mellom C og H"(a), hvor den totale kostnaden for det diskrete informasjonsoverføringssystemet er minimal. Ved fastsettelse av dette minimum bør det tas hensyn til at med utvikling av elektronisk teknologi, reduseres kostnadene for transceivere raskere enn kostnadene for kommunikasjonskanaler, dvs. over tid reduseres forholdet C/H"(a). I dette tilfellet er kanalkapasiteten større enn kildekapasiteten, så denne kanalen kan brukes til å overføre analoge og digitale signaler. Kanalkapasitetsreserven, sammenlignet med kildekapasiteten, kan brukes til å bruke statistisk eller støybestandig koding.