Przepustowość jest równa. Przepustowość łącza
Inżynier systemowy w firmie INTELCOM Line
Po dokonaniu oceny wymaganej przepustowości na każdym odcinku sieci IP należy podjąć decyzję o wyborze sieci OSI i technologii warstwy łącza. Zgodnie z wybranymi technologiami określane są najbardziej odpowiednie modele sprzęt sieciowy. To pytanie jest również trudne, ponieważ wydajność zależy bezpośrednio od wydajności sprzętu, a wydajność z kolei zależy od architektury oprogramowania i sprzętu. Przyjrzyjmy się bliżej kryteriom i metodom oceny przepustowości kanałów i sprzętu w sieciach IP.
Kryteria oceny przepustowości
Od czasu pojawienia się teorii teleruchu opracowano wiele metod obliczania przepustowości kanałów. Jednak w przeciwieństwie do metod obliczeniowych stosowanych w sieciach z komutacją łączy, obliczenie wymaganej przepustowości w sieciach pakietowych jest dość skomplikowane i jest mało prawdopodobne, aby dostarczyło dokładnych wyników. Przede wszystkim wynika to z ogromnej liczby czynników (szczególnie właściwych nowoczesnym sieciom wielousługowym), które są dość trudne do przewidzenia. W sieciach IP wspólna infrastruktura jest zwykle wykorzystywana przez wiele aplikacji, z których każda może wykorzystywać swój własny, inny wzorzec ruchu. Ponadto w ramach jednej sesji ruch przesyłany w kierunku do przodu może różnić się od ruchu przesyłanego w kierunku przeciwnym. Dodatkowo obliczenia komplikuje fakt, że prędkość ruchu pomiędzy poszczególnymi węzłami sieci może się zmieniać. Dlatego w większości przypadków przy budowie sieci ocenę wydajności faktycznie określają ogólne zalecenia producentów, badania statystyczne i doświadczenia innych organizacji.
Zostań członkiem Programu Partnerskiego Aktiv-SB, a otrzymasz:
Płatność ratalna za pozycje magazynowe (z zastrzeżeniem ust kompletny pakiet dokumenty);
Umieszczenie firmy w sekcji „Instalacja” przy miesięcznym zakupie sprzętu na kwotę ponad 100 000 rubli;
Zwrot gotówki przez Program bonusowy do 5% kwoty zakupu
Aby mniej więcej dokładnie określić, jaka przepustowość jest wymagana dla projektowanej sieci, trzeba najpierw wiedzieć, jakie aplikacje będą wykorzystywane. Następnie dla każdej aplikacji należy przeanalizować, w jaki sposób dane będą przesyłane w wybranych okresach czasu i jakie protokoły do tego służą.
Dla prosty przykład rozważ małą aplikację sieć korporacyjna.
Przykład obliczenia przepustowości
Załóżmy, że w sieci znajduje się 300 komputerów służbowych i taka sama liczba telefonów IP. Planowane jest wykorzystanie następujących usług: poczty elektronicznej, telefonii IP, monitoringu wizyjnego (rys. 1). Do nadzoru wideo wykorzystuje się 20 kamer, z których strumienie wideo przesyłane są na serwer. Spróbujmy oszacować, jaka maksymalna przepustowość jest wymagana dla wszystkich usług na kanałach pomiędzy przełącznikami rdzeniowymi sieci oraz na skrzyżowaniach z każdym z serwerów.
Należy od razu zaznaczyć, że wszelkie obliczenia należy przeprowadzać dla czasu największej aktywności użytkowników w sieci (w teorii teleruchu – godziny szczytowe), gdyż zazwyczaj w takich okresach najważniejsza jest wydajność sieci, a opóźnienia i awarie w działaniu aplikacji wiążą się z wystąpi brak przepustowości. , są niedopuszczalne. W organizacjach największe obciążenie sieci może wystąpić np. pod koniec okresu sprawozdawczego lub w okresie sezonowego napływu klientów, kiedy największe obciążenie duża ilość rozmowy telefoniczne i większość wiadomości e-mail jest wysyłana.
E-mail
Wracając do naszego przykładu, rozważ usługę e-mail. Wykorzystuje protokoły działające w oparciu o protokół TCP, co oznacza, że szybkość przesyłania danych jest stale dostosowywana w celu wykorzystania całej dostępnej przepustowości. Zaczniemy zatem od maksymalnej wartości opóźnienia wysłania wiadomości – powiedzmy, że 1 sekunda wystarczy, aby użytkownik czuł się komfortowo. Następnie musisz oszacować średni rozmiar wysyłanej wiadomości. Załóżmy, że w szczytach aktywności wiadomości e-mail często będzie zawierał różne załączniki (kopie faktur, raportów itp.), tak dla naszego przykładu średni rozmiar Weźmy 500 kilobajtów wiadomości. I w końcu, ostatni parametr, którą musimy wybrać, to maksymalna liczba pracowników, którzy jednocześnie wysyłają wiadomości. Załóżmy, że w sytuacjach awaryjnych połowa pracowników jednocześnie naciska przycisk „Wyślij”. klient poczty. Wymagana maksymalna przepustowość ruchu e-mailowego wyniosłaby wówczas (500 kB x 150 hostów)/1 s = 75 000 kB/s lub 600 Mb/s. Z tego możemy od razu wywnioskować, że dla połączenia serwer poczty elektronicznej z siecią musisz użyć kanału Gigabit Ethernet. W rdzeniu sieci wartość ta będzie jednym z elementów składających się na całkowitą wymaganą przepustowość.
Monitoring telefoniczny i wideo
Inne zastosowania - telefonia i monitoring wideo - mają podobną strukturę transmisji przepływu: oba rodzaje ruchu są przesyłane za pomocą Protokół UDP i mają mniej więcej stałą prędkość transmisji. Zasadnicze różnice polegają na tym, że w telefonii strumienie są dwukierunkowe i ograniczone czasem trwania połączenia, natomiast w monitoringu wizyjnym strumienie przesyłane są w jednym kierunku i z reguły mają charakter ciągły.
Aby oszacować wymaganą przepustowość ruchu telefonicznego, załóżmy, że w godzinach szczytu liczba jednoczesnych połączeń przechodzących przez bramę może osiągnąć 100. W przypadku korzystania z kodeka G.711 w Sieci Ethernetowe prędkość jednego strumienia, biorąc pod uwagę nagłówki i pakiety usług, wynosi około 100 kbit/s. Zatem w okresach najbardziej aktywny użytkowników wymagana przepustowość w rdzeniu sieci będzie wynosić 10 Mbit/s.
Ruch w monitoringu wideo jest obliczany w prosty i dokładny sposób. Załóżmy, że w naszym przypadku kamery wideo przesyłają strumienie o szybkości 4 Mbit/s każda. Wymagana przepustowość będzie równa sumie prędkości wszystkich strumieni wideo: 4 Mbit/s x 20 kamer = 80 Mbit/s.
Pozostaje tylko zsumować powstałe wartości szczytowe dla każdego z nich usługi sieciowe: 600 + 10 + 80 = 690 Mb/s. Będzie to wymagana przepustowość w rdzeniu sieci. Projekt powinien uwzględniać także możliwość skalowania, aby kanały komunikacyjne mogły jak najdłużej obsługiwać ruch rozwijającej się sieci. W naszym przykładzie wystarczy zastosować Gigabit Ethernet, aby spełnić wymagania usługi i jednocześnie móc płynnie rozwijać sieć poprzez podłączanie większej liczby węzłów
Podany przykład jest oczywiście daleki od standardowego – każdy przypadek należy rozpatrywać osobno. W rzeczywistości topologia sieci może być znacznie bardziej złożona (rys. 2), a ocenę przepustowości należy przeprowadzić dla każdego odcinka sieci.
Należy wziąć pod uwagę, że ruch VoIP (telefonia IP) rozprowadzany jest nie tylko z telefonów na serwer, ale także bezpośrednio pomiędzy telefonami. Ponadto w różnych działach organizacji aktywność sieciowa może się różnić: usługa pomocy technicznej wykonuje więcej połączeń telefonicznych, dział projektowy wykorzystuje ją aktywniej niż inne e-mailem, dział inżynieryjny zużywa ruch internetowy bardziej niż inne itp. W rezultacie niektóre części sieci mogą wymagać większej przepustowości niż inne.
Użyteczna i pełna przepustowość
W naszym przykładzie obliczając przepływ w telefonii IP uwzględniliśmy zastosowany kodek oraz wielkość nagłówka pakietu. Jest to ważny szczegół, o którym należy pamiętać. W zależności od metody kodowania (użytych kodeków), ilości danych przesyłanych w każdym pakiecie i zastosowanych protokołów warstwy łącza, tworzona jest całkowita przepustowość strumienia. Przy szacowaniu wymaganej przepustowości sieci należy wziąć pod uwagę całkowitą przepustowość. Jest to najbardziej istotne w przypadku telefonii IP i innych zastosowań wykorzystujących transmisję strumieni o niskiej prędkości w czasie rzeczywistym, w których rozmiar nagłówków pakietu stanowi znaczną część rozmiaru całego pakietu. Dla przejrzystości porównajmy dwa strumienie VoIP (patrz tabela). Strumienie te wykorzystują tę samą kompresję, ale różne rozmiary ładunku (właściwie cyfrowy strumień audio) i różne protokoły warstwy łącza.
Szybkość przesyłania danych w czystej postaci, bez uwzględnienia nagłówków protokołów sieciowych (w naszym przypadku cyfrowego strumienia audio), to użyteczna przepustowość. Jak widać z tabeli, przy tej samej użytecznej przepustowości strumieni, ich całkowita przepustowość może się znacznie różnić. Zatem przy obliczaniu wymaganej przepustowości sieci dla połączeń telefonicznych w okresie szczytowego obciążenia, szczególnie dla operatorów telekomunikacyjnych, istotną rolę odgrywa dobór protokołów kanałowych i parametrów przepływu.
Wybór sprzętu
Wybór protokołów warstwy łącza zwykle nie stanowi problemu (dziś coraz częściej pojawia się pytanie, jaką przepustowość powinien mieć kanał Ethernet), jednak wybór odpowiedniego sprzętu może sprawić trudności nawet doświadczonemu inżynierowi.
Rozwój technologie sieciowe Równolegle z rosnącymi wymaganiami aplikacji dotyczącymi przepustowości sieci, producenci sprzętu sieciowego zmuszeni są do opracowywania coraz to nowych architektur oprogramowania i sprzętu. Często od jednego producenta dostępne są pozornie podobne modele sprzętu, ale zaprojektowane w celu rozwiązywania różnych problemów sieciowych. Weźmy na przykład przełączniki Ethernet: większość producentów, obok konwencjonalnych przełączników stosowanych w przedsiębiorstwach, posiada przełączniki do budowy sieci przechowywania danych, organizowania usług operatorskich itp. Modele z tej samej kategorii cenowej różnią się architekturą, „szytą” na miarę konkretnych zadań.
Oprócz ogólnej wydajności, wybór sprzętu powinien opierać się również na obsługiwanych technologiach. W zależności od rodzaju sprzętu, określony zestaw funkcji i typów ruchu może być przetwarzany na poziomie sprzętowym bez użycia zasobów procesora i pamięci. W takim przypadku ruch z innych aplikacji będzie przetwarzany dalej poziom programu, co znacznie zmniejsza ogólną wydajność, a w rezultacie maksymalną przepustowość. Na przykład przełączniki wielowarstwowe, dzięki złożonej architekturze sprzętowej, są w stanie przesyłać pakiety IP bez zmniejszania wydajności, gdy wszystkie porty są maksymalnie obciążone. Co więcej, jeśli chcemy zastosować bardziej złożoną enkapsulację (GRE, MPLS), to takie przełączniki (wg co najmniej niedrogie modele) raczej nam nie odpowiadają, ponieważ ich architektura nie obsługuje odpowiednich protokołów, a w najlepszym przypadku taka enkapsulacja nastąpi kosztem niskowydajnego procesora centralnego. Dlatego też, aby rozwiązać tego typu problemy, możemy rozważyć np. routery, których architektura opiera się na wysokowydajnym procesorze centralnym i w większym stopniu zależy od implementacji programowej niż sprzętowej. W tym przypadku kosztem maksymalnej przepustowości otrzymujemy ogromny zestaw obsługiwanych protokołów i technologii, których nie wspierają przełączniki z tej samej kategorii cenowej.
Ogólna wydajność sprzętu
W dokumentacji swoich urządzeń producenci często wskazują dwie maksymalne wartości przepustowości: jedną wyrażoną w pakietach na sekundę, drugą w bitach na sekundę. Wynika to z faktu, że większość wydajności sprzętu sieciowego jest z reguły wydawana na przetwarzanie nagłówków pakietów. Z grubsza mówiąc, sprzęt musi odebrać pakiet, znaleźć dla niego odpowiednią ścieżkę przełączania, wygenerować nowy nagłówek (jeśli to konieczne) i przesłać go dalej. Oczywiście w tym przypadku nie ilość danych przesyłanych w jednostce czasu odgrywa rolę, ale liczba pakietów.
Jeśli porównamy dwa strumienie przesyłane z tą samą prędkością, ale z różne rozmiary pakietów, a następnie prześlij strumień z mniejszy rozmiar pakiety będą wymagały większej wydajności. Fakt ten należy wziąć pod uwagę, jeśli sieć ma służyć np. duża liczba Strumienie telefonii IP - maksymalna przepustowość w bitach na sekundę będzie tutaj znacznie mniejsza niż deklarowana.
Oczywiste jest, że przy ruchu mieszanym, a nawet biorąc pod uwagę dodatkowe usługi(NAT, VPN), jak to ma miejsce w zdecydowanej większości przypadków, bardzo trudno jest obliczyć obciążenie zasobów sprzętowych. Często producenci sprzętu lub ich partnerzy przeprowadzają testy obciążeniowe różne modele w różnych warunkach, a wyniki publikowane są w Internecie w formie tabele porównawcze. Zapoznanie się z tymi wynikami znacznie ułatwia wybór odpowiedniego modelu.
Pułapki sprzętu modułowego
Jeśli wybrany sprzęt sieciowy jest modułowy, to oprócz obiecanej przez producenta elastycznej konfiguracji i skalowalności można narazić się na wiele pułapek.
Wybierając moduły należy dokładnie przeczytać ich opis lub skonsultować się z producentem. Nie wystarczy kierować się jedynie rodzajem interfejsów i ich liczbą – trzeba także zapoznać się z architekturą samego modułu. W przypadku podobnych modułów nierzadko zdarza się, że podczas przesyłania ruchu niektóre są w stanie przetwarzać pakiety autonomicznie, podczas gdy inne po prostu przekazują pakiety do centrali moduł procesora do dalszego przetwarzania (w związku z tym w przypadku modułów identycznych zewnętrznie ich cena może różnić się kilkukrotnie). W pierwszym przypadku ogólna wydajność sprzętu, a w konsekwencji jego maksymalna przepustowość, są wyższe niż w drugim, ponieważ część jego pracy procesor transfery do procesorów modułowych.
Ponadto sprzęt modułowy często ma architekturę blokującą (gdy maksymalna przepustowość jest mniejsza niż całkowita prędkość wszystkich portów). Wynika to z ograniczonej przepustowości magistrali wewnętrznej, poprzez którą moduły wymieniają między sobą ruch. Przykładowo, jeśli przełącznik modułowy posiada magistralę wewnętrzną o przepustowości 20 Gb/s, to dla jego karty liniowej z 48 portami Gigabit Ethernet na w pełni załadowany Można używać tylko 20 portów. O takich szczegółach również warto pamiętać i przy wyborze sprzętu dokładnie zapoznać się z dokumentacją.
Podczas projektowania sieci IP przepustowość jest kluczowym parametrem, który określi architekturę sieci jako całości. Aby uzyskać dokładniejszą ocenę przepustowości, możesz zastosować się do następujących zaleceń:
- Przeanalizuj aplikacje, których planujesz używać w sieci, wykorzystywane przez nie technologie oraz wielkość przesyłanego ruchu. Skorzystaj z rad programistów i doświadczenia kolegów, aby podczas budowy sieci uwzględnić wszystkie niuanse tych aplikacji.
- Przestudiuj szczegółowo protokoły sieciowe oraz technologie wykorzystywane w tych aplikacjach.
- Wybierając sprzęt, przeczytaj uważnie dokumentację. Żeby mieć jakąś rezerwę gotowe rozwiązania, sprawdź linie produktów różnych producentów.
Dzięki temu, przy odpowiednim doborze technologii i sprzętu, można mieć pewność, że sieć w pełni zaspokoi wymagania wszystkich aplikacji oraz będąc wystarczająco elastyczną i skalowalną, będzie działać przez długi czas.
Z prądem postęp techniczny Rozszerzyły się także możliwości Internetu. Aby jednak użytkownik mógł w pełni z nich skorzystać, potrzebne jest stabilne i szybkie łącze. Przede wszystkim zależy to od przepustowości kanałów komunikacyjnych. Dlatego należy dowiedzieć się, jak mierzyć prędkość przesyłania danych i jakie czynniki na nią wpływają.
Jaka jest pojemność kanału komunikacyjnego?
Aby się poznać i zrozumieć nowy semestr, musisz wiedzieć, co to jest kanał komunikacji. Jeśli porozmawiamy w prostym języku kanały komunikacyjne to urządzenia i środki, za pomocą których następuje transmisja na odległość. Na przykład komunikacja między komputerami odbywa się za pomocą sieci światłowodowych i kablowych. Ponadto powszechną metodą komunikacji jest kanał radiowy (komputer podłączony do modemu lub sieci Wi-Fi).
Przepustowość to maksymalna prędkość transmisji informacji w jednej określonej jednostce czasu.
Zazwyczaj do określenia przepustowości używane są następujące jednostki:
Pomiar przepustowości
Pomiar przepustowości jest dość ważną operacją. Odbywa się to w celu sprawdzenia dokładnej szybkości Twojego połączenia internetowego. Pomiaru można dokonać w następujących krokach:
- Najprościej jest pobrać duży plik i wysłać go na drugi koniec. Wadą jest to, że nie można określić dokładności pomiaru.
- Ponadto możesz skorzystać z zasobu speedtest.net. Usługa pozwala zmierzyć szerokość kanału internetowego „prowadzącego” do serwera. Jednak ta metoda również nie nadaje się do pomiaru całościowego, usługa dostarcza do serwera dane o całym łączu, a nie o konkretnym kanale komunikacyjnym. Dodatkowo mierzony obiekt nie ma dostępu do ogólnoświatowego Internetu.
- Optymalnym rozwiązaniem do pomiaru jest narzędzie klient-serwer Iperf. Pozwala mierzyć czas i ilość przesłanych danych. Po zakończeniu operacji program udostępnia użytkownikowi raport.
Dzięki powyższym metodom można dokonać pomiaru bez żadnych problemów prawdziwa prędkość Połączenia internetowe. Jeśli odczyty nie odpowiadają Twoim obecnym potrzebom, być może będziesz musiał pomyśleć o zmianie dostawcy.
Obliczanie przepustowości
Aby znaleźć i obliczyć przepustowość linii komunikacyjnej, należy skorzystać z twierdzenia Shannona-Hartleya. Mówi: przepustowość kanału komunikacyjnego (linii) można znaleźć, obliczając wzajemną zależność między potencjalną przepustowością, a także przepustowością linii komunikacyjnej. Wzór na obliczenie przepustowości jest następujący:
I=Glog 2 (1+A s /A n).
W tej formule każdy element ma swoje znaczenie:
- I- oznacza parametr maksymalnej przepustowości.
- G- parametr szerokości pasma przeznaczonego do transmisji sygnału.
- Jak/ Jakiś- stosunek szumu do sygnału.
Twierdzenie Shannona-Hartleya sugeruje, że aby zredukować szumy zewnętrzne lub zwiększyć siłę sygnału, najlepiej do transmisji danych zastosować szeroki kabel.
Metody transmisji sygnału
Obecnie istnieją trzy główne sposoby przesyłania sygnałów między komputerami:
- Transmisja w sieciach radiowych.
- Transmisja danych za pomocą kabla.
- Transmisja danych poprzez łącza światłowodowe.
Każda z tych metod ma indywidualną charakterystykę kanałów komunikacji, co zostanie omówione poniżej.
Zaletami przesyłania informacji kanałami radiowymi są: wszechstronność zastosowań, łatwość instalacji i konfiguracji tego typu urządzeń. Z reguły do odbioru i metody używany jest nadajnik radiowy. Może to być modem do komputera lub adapter Wi-Fi.
Wady tej metody transmisji obejmują niestabilność i względność niska prędkość, większa zależność od obecności masztów radiowych, a także wysoki koszt użytkowania ( Internet mobilny prawie dwukrotnie droższe od „stacjonarnego”).
Zaletami transmisji danych drogą kablową są: niezawodność, łatwość obsługi i konserwacji. Informacje przesyłane są za pomocą prądu elektrycznego. Relatywnie rzecz biorąc, prąd o określonym napięciu przemieszcza się z punktu A do punktu B. A jest później przekształcane w informację. Druty bardzo dobrze wytrzymują zmiany temperatury, zginanie i naprężenia mechaniczne. Wady obejmują niestabilną prędkość, a także pogorszenie połączenia z powodu deszczu lub burzy.
Być może najdoskonalszy ten moment Technologia transmisji danych polega na wykorzystaniu kabla światłowodowego. Do projektowania kanałów komunikacyjnych sieci kanałów komunikacyjnych wykorzystuje się miliony maleńkich szklanych rurek. A przesyłany przez nie sygnał to impuls świetlny. Ponieważ prędkość światła jest kilka razy większa od prędkości prądu, tę technologię pozwoliło przyspieszyć łącze internetowe kilkaset razy.
Wady obejmują kruchość kabli światłowodowych. Po pierwsze, nie są w stanie wytrzymać uszkodzeń mechanicznych: pęknięte świetlówki nie mogą same przez siebie przepuszczać sygnału świetlnego, a nagłe zmiany temperatury prowadzą do ich pękania. Otóż zwiększone promieniowanie tła powoduje zachmurzenie lamp – przez to sygnał może się pogorszyć. Oprócz, światłowód Jeśli się zepsuje, trudno go przywrócić, dlatego należy go całkowicie wymienić.
Z powyższego wynika, że z biegiem czasu kanały i sieci kanałów komunikacyjnych ulegają udoskonaleniu, co prowadzi do wzrostu szybkości przesyłania danych.
Średnia przepustowość linii komunikacyjnych
Z powyższego możemy wywnioskować, że kanały komunikacji różnią się swoimi właściwościami, które wpływają na szybkość przekazywania informacji. Jak wspomniano wcześniej, kanały komunikacji mogą być przewodowe, bezprzewodowe lub oparte na wykorzystaniu kabli światłowodowych. Ostatni rodzaj tworzenia sieci danych jest najbardziej efektywny. A jego średnia przepustowość kanału komunikacyjnego wynosi 100 Mbit/s.
Co to jest beat? Jak mierzona jest przepływność?
Szybkość transmisji jest miarą szybkości połączenia. Obliczane w bitach, najmniejszych jednostkach przechowywania informacji na 1 sekundę. Było to nieodłącznym elementem kanałów komunikacji w epoce „ wczesny rozwój» Internet: w tamtym czasie pliki tekstowe przesyłane były głównie w globalnej sieci.
Obecnie podstawową jednostką miary jest 1 bajt. To z kolei jest równe 8 bitom. Początkujący użytkownicy bardzo często to robią gruby błąd: Myl kilobity z kilobajtami. Tutaj pojawia się zamieszanie, gdy kanał o przepustowości 512 kb/s nie spełnia oczekiwań i generuje prędkość zaledwie 64 KB/s. Aby uniknąć nieporozumień, należy pamiętać, że jeśli do wskazania prędkości używane są bity, to wpis zostanie dokonany bez skrótów: bit/s, kbit/s, kbit/s lub kbps.
Czynniki wpływające na prędkość Internetu
Jak wiadomo, ostateczna prędkość Internetu zależy od przepustowości kanału komunikacyjnego. Na szybkość przesyłania informacji wpływają także:
- Metody połączenia.
Fale radiowe, kable i kable światłowodowe. Właściwości, zalety i wady tych metod łączenia omówiono powyżej.
- Obciążenie serwera.
Im bardziej zajęty jest serwer, tym wolniej odbiera lub przesyła pliki i sygnały.
- Zakłócenia zewnętrzne.
Zakłócenia mają największy wpływ na połączenia tworzone za pomocą fal radiowych. Jest to spowodowane przez telefony komórkowe, radia i inne odbiorniki i nadajniki radiowe.
- Stan sprzętu sieciowego.
Oczywiście metody połączenia, stan serwerów i obecność zakłóceń odgrywają ważną rolę w zapewnieniu Szybki internet. Jednak nawet jeśli powyższe wskaźniki są normalne, a prędkość Internetu jest niska, problem ukryty jest w sprzęcie sieciowym komputera. Nowoczesne karty sieciowe są w stanie obsługiwać połączenia internetowe z szybkością do 100 Mbit na sekundę. Wcześniej karty mogły zapewniać maksymalną przepustowość odpowiednio 30 i 50 Mb/s.
Jak zwiększyć prędkość Internetu?
Jak wspomniano wcześniej, przepustowość kanału komunikacyjnego zależy od wielu czynników: sposobu połączenia, wydajności serwera, obecności szumów i zakłóceń, a także stanu sprzętu sieciowego. Aby zwiększyć prędkość połączenia w domu, możesz wymienić sprzęt sieciowy na bardziej zaawansowany, a także przejść na inną metodę połączenia (od fal radiowych po kabel lub światłowód).
Wreszcie
Podsumowując, warto powiedzieć, że przepustowość kanału komunikacyjnego i prędkość Internetu to nie to samo. Aby obliczyć pierwszą wielkość, należy skorzystać z prawa Shannona-Hartleya. Według niego szumy można zmniejszyć, a siłę sygnału zwiększyć, wymieniając kanał transmisyjny na szerszy.
Możliwe jest również zwiększenie szybkości łącza internetowego. Odbywa się to jednak poprzez zmianę dostawcy, zmianę metody połączenia, ulepszenie sprzętu sieciowego, a także ochronę urządzeń do przesyłania i odbierania informacji ze źródeł powodujących zakłócenia.
W każdym systemie komunikacyjnym informacja jest przesyłana kanałem. Szybkość przekazywania informacji została określona w § 2 ust. 9. Prędkość ta zależy nie tylko od samego kanału, ale także od właściwości sygnału dostarczanego na jego wejście i dlatego nie może charakteryzować kanału jako środka przesyłania informacji. Spróbujmy znaleźć sposób na ocenę zdolności kanału do przesyłania informacji. Rozważmy najpierw dyskretny kanał, przez który w jednostce czasu przesyłane są symbole z alfabetu objętości.Podczas transmisji każdego symbolu przez kanał przechodzi średnio następująca ilość informacji [patrz. (2.135) i (2.140)]:
gdzie są losowe symbole na wejściu i wyjściu kanału. Z czterech przedstawionych tutaj entropii -własne informacje transmitowany znak – określony przez źródło sygnał dyskretny i nie zależy od właściwości kanału. Pozostałe trzy entropie generalnie zależą zarówno od źródła sygnału, jak i od kanału.
Wyobraźmy sobie, że symbole pochodzące z różnych źródeł, charakteryzują się różnymi rozkładami prawdopodobieństwa (ale oczywiście o tych samych wartościach. Dla każdego takiego źródła ilość informacji przesyłanej kanałem może przyjąć swoją wartość. Maksymalna ilość przekazywanych informacji, rozpatrywanych według wszelkiego rodzaju
źródła sygnału wejściowego, charakteryzuje sam kanał i nazywa się go pojemnością kanału. Na znak
gdzie maksymalizacja jest wykonywana po wszystkich wielowymiarowych rozkładach prawdopodobieństwa.Można także wyznaczyć przepustowość kanału C na jednostkę czasu (sekundę):
Ostatnia równość wynika z addytywności entropii. W przyszłości, jeśli nie zostanie to wyraźnie określone, przepustowość będziemy rozumieć jako przepustowość na sekundę.
Przykładowo obliczmy pojemność kanału symetrycznego bez pamięci, dla której prawdopodobieństwa przejścia wyrażamy wzorem (3.36). Zgodnie z (3.52) i (3.53)
Wartość w tym przypadku można łatwo obliczyć, ponieważ prawdopodobieństwo przejścia warunkowego przyjmuje tylko dwie wartości: if ifl Pierwsza z tych wartości występuje z prawdopodobieństwem, a druga z prawdopodobieństwem. Ponadto, ponieważ brany jest pod uwagę kanał bez pamięci, wyniki odbioru poszczególnych symboli są od siebie niezależne. Dlatego
W konsekwencji nie zależy ona od rozkładu prawdopodobieństwa B, lecz jest wyznaczana jedynie przez prawdopodobieństwa przejścia kanału. Ta właściwość jest zachowywana dla wszystkich modeli kanałów z szumem addytywnym.
Podstawiając (3.56) do (3.55) otrzymujemy
Ponieważ po prawej stronie tylko wyraz zależy od rozkładu prawdopodobieństwa, należy go maksymalizować. Maksymalna wartość zgodnie z (2.123) jest równa i jest realizowana, gdy wszystkie otrzymane symbole są jednakowo prawdopodobne i niezależne od siebie. Łatwo sprawdzić, że warunek ten jest spełniony, jeśli symbole wejściowe są jednakowo prawdopodobne i niezależne, gdyż
W tym samym czasie
Stąd przepustowość na sekundę
W przypadku binarnego kanału symetrycznego przepustowość w jednostki binarne na sekundę
Zależność zgodnie z (3.59) pokazano na ryc. 3.9.
Przy pojemności kanału binarnego, ponieważ przy takim prawdopodobieństwie błędu sekwencja wyjść znaki binarne można uzyskać w ogóle bez przesyłania sygnałów kanałem, ale wybierając je losowo (na przykład na podstawie wyników rzutu monetą), tj. gdy sekwencje na wyjściu i wejściu kanału są niezależne. Zdarzenie to nazywa się przerwą w kanale. Fakt, że przepustowość at w kanale binarnym jest taka sama jak w (kanał bez szumów) można wytłumaczyć faktem, że w tym przypadku wystarczy odwrócić wszystkie symbole wyjściowe (tj. zamienić 0 na 1 i 1 na 0) w aby prawidłowo przywrócić sygnał wejściowy.
Ryż. 3.9. Zależność pojemności binarnego kanału symetrycznego bez pamięci od prawdopodobieństwa błędnego odbioru symbolu
W podobny sposób obliczana jest przepustowość kanału ciągłego. Niech np. kanał ma ograniczoną szerokość pasma, wówczas sygnały na wejściu i wyjściu kanału, zgodnie z twierdzeniem Kotelnikowa, są określane na podstawie ich próbek pobieranych w odstępach czasu, a tym samym informacji przechodzącej przez kanał w pewnym czasie jest równa sumie ilości informacji przesłanych dla każdej takiej próbki. Pojemność kanału na taką próbkę
Tutaj zmienne losowe są przekrojami procesów na wejściu i wyjściu kanału, a maksimum jest przejmowane przez wszystkie dopuszczalne sygnały wejściowe, czyli po wszystkich rozkładach.
Przepustowość C jest zdefiniowana jako suma wartości Count pobranych dla wszystkich próbek na sekundę. W tym przypadku oczywiście entropie różniczkowe w (3.60) należy obliczyć, biorąc pod uwagę probabilistyczne powiązania pomiędzy próbkami.
Obliczmy np. pojemność kanału ciągłego bez pamięci z dodatkiem białego szumu Gaussa, który ma szerokość pasma, jeżeli średnia moc (wariancja) sygnału nie przekracza zadanej wartości. szum w paśmie Próbki sygnałów wejściowych i wyjściowych oraz szum są powiązane równością
n ponieważ ma rozkład normalny z zerowym oczekiwaniem matematycznym, to gęstość prawdopodobieństwa warunkowego jest stała i również będzie normalna - z oczekiwaniem matematycznym i rozproszeniem.Wyznaczmy pojemność na jedną próbkę:
Zgodnie z (2.152) entropia różniczkowa rozkładu normalnego nie zależy od oczekiwań matematycznych i jest równa, dlatego aby ją znaleźć, należy znaleźć taką gęstość rozkładu, która maksymalizuje Z (3.61), biorąc pod uwagę, że niezależne zmienne losowe, mamy
Zatem wariancja jest stała, jak podano. Zgodnie z (2.153) dla stałego rozproszenia maksymalną entropię różniczkową zapewnia rozkład normalny. Z (3.61) jasno wynika, że przy normalnym rozkładzie jednowymiarowym rozkład będzie również normalny, a zatem
Wracając do przepustowości C na sekundę, zauważamy, że informacja przesyłana przez kilka próbek jest maksymalna, gdy próbki sygnału są niezależne. Można to osiągnąć, jeśli sygnał zostanie tak dobrany, aby jego gęstość widmowa była jednakowa w paśmie.Jak wykazano w próbkach oddzielonych przedziałami będącymi ich wielokrotnościami są one wzajemnie nieskorelowane, a dla wielkości Gaussa brak korelacji oznacza niezależność.
Dlatego przepustowość C (na sekundę) można znaleźć, dodając przepustowości (3,63) dla niezależnych próbek:
Jest to realizowane, jeśli proces Gaussa ma jednolitą gęstość widmową w paśmie częstotliwości (quasi-biały szum).
Ze wzoru (3.64) wynika, że gdyby moc sygnału nie była ograniczona, wówczas przepustowość byłaby nieskończona. Szerokość pasma wynosi zero, jeśli stosunek sygnału do szumu w kanale wynosi zero. Wraz ze wzrostem tego stosunku przepustowość rośnie w nieskończoność, ale powoli, ze względu na zależność logarytmiczną.
Relację (3.64) często nazywa się wzorem Shannona. Ta formuła ma ważny w teorii informacji, ponieważ określa zależność pojemności rozważanego kanału ciągłego od tego właściwości techniczne takie jak szerokość pasma i stosunek sygnału do szumu. Wzór Shannona wskazuje na możliwość zamiany szerokości pasma na moc sygnału i odwrotnie. Jednakże, ponieważ C zależy liniowo i logarytmicznie, zwykle niepraktyczne jest kompensowanie możliwego zmniejszenia szerokości pasma poprzez zwiększenie mocy sygnału. Bardziej wydajna jest odwrotna wymiana mocy sygnału na szerokość pasma.
1.Jak wygląda proces przekazywania informacji?
Przekazywanie informacji- proces fizyczny, przez który informacja przemieszcza się w przestrzeni. Nagraliśmy informację na dysk i przenieśliśmy do innego pokoju. Ten proces charakteryzuje się obecnością następujących składników:
Źródło informacji. Odbiorca informacji. Nośnik informacji. Medium transmisyjne.
Schemat przekazywania informacji:
Źródło informacji – kanał informacyjny – odbiorca informacji.
Informacje są prezentowane i przekazywane w postaci sekwencji sygnałów i symboli. Od źródła do odbiorcy przekaz przekazywany jest za pośrednictwem jakiegoś medium materialnego. Jeżeli w procesie transmisji wykorzystywane są techniczne środki komunikacji, nazywa się je kanałami przekazywania informacji ( kanały informacyjne). Należą do nich telefon, radio, telewizor. Narządy zmysłów człowieka pełnią rolę biologicznych kanałów informacyjnych.
Proces przekazywania informacji technicznymi kanałami komunikacji przebiega według następującego schematu (według Shannona):
Termin „szum” odnosi się do różnego rodzaju zakłóceń, które zniekształcają przesyłany sygnał i prowadzą do utraty informacji. Takie zakłócenia powstają przede wszystkim z powodu względów technicznych: słaba jakość linii komunikacyjnych, brak bezpieczeństwa różnych strumieni informacji przesyłanych od siebie tymi samymi kanałami. Stosowany do ochrony przed hałasem różne sposoby na przykład zastosowanie różnego rodzaju filtrów oddzielających sygnał użyteczny od szumu.
Claude Shannon opracował specjalną teorię kodowania, która dostarcza metod radzenia sobie z szumem. Jedną z ważnych idei tej teorii jest to, że kod przesyłany linią komunikacyjną musi być redundantny. Dzięki temu można zrekompensować utratę części informacji podczas transmisji. Jednak nadmiar nie powinien być zbyt duży. Doprowadzi to do opóźnień i wzrostu kosztów komunikacji.
2. Ogólny schemat przekazywania informacji
3. Wymień znane Ci kanały komunikacji
Kanał komunikacyjny (kanał angielski, linia danych) - system środków technicznych i nośnika propagacji sygnału służący do przesyłania komunikatów (nie tylko danych) od źródła do odbiorcy (i odwrotnie). Kanał komunikacyjny rozumiany wąsko (ścieżka komunikacyjna) reprezentuje jedynie środowisko fizyczne propagacja sygnału, np linia fizyczna komunikacja.
Ze względu na rodzaj medium dystrybucji kanały komunikacji dzielą się na:
przewodowy; akustyczny; optyczny; podczerwień; kanały radiowe.
4. Czym jest telekomunikacja i telekomunikacja komputerowa?
Telekomunikacja(greckie tele - na odległość, daleko i łac. lecommunications - komunikacja) to przesyłanie i odbieranie wszelkich informacji (dźwięku, obrazu, danych, tekstu) na odległość za pośrednictwem różnych systemów elektromagnetycznych (kanały kablowe i światłowodowe, kanały radiowe oraz inne kanały komunikacji przewodowej i bezprzewodowej).
Sieć telekomunikacyjna to system środków technicznych, za pomocą których realizowana jest telekomunikacja.
Sieci telekomunikacyjne obejmują:
1. Sieci komputerowe (do transmisji danych)
2. Sieci telefoniczne (transmisja informacje głosowe)
3. Sieci radiowe (przesyłanie informacji głosowych – usługi rozgłoszeniowe)
4. Sieci telewizyjne (głos i obraz - usługi nadawcze)
Telekomunikacja komputerowa to telekomunikacja, której urządzeniami końcowymi są komputery.
Przesyłanie informacji z komputera na komputer nazywa się komunikacją synchroniczną, a poprzez komputer pośredni, który umożliwia gromadzenie wiadomości i przesyłanie ich do komputerów osobistych zgodnie z żądaniem użytkownika, asynchronicznym.
Telekomunikacja komputerowa zaczyna być wprowadzana do edukacji. W szkolnictwie wyższym służą one do koordynacji badania naukowe, szybką wymianę informacji pomiędzy uczestnikami projektu, nauczanie na odległość, konsultacje. W szkolnym systemie oświaty – podnoszenie efektywności samodzielnych działań uczniów związanych z różnymi rodzajami pracy twórczej, m.in Działania edukacyjne, na podstawie powszechne stosowanie metody badawcze, swobodny dostęp do baz danych, wymianę informacji z partnerami w kraju i za granicą.
5. Jaka jest przepustowość kanału transmisji informacji?
Przepustowość łącza- charakterystyka metryczna, pokazując stosunek maksymalna liczba jednostek mijających ( informacja, obiekty, objętość ) na jednostkę czasu przez kanał, system, węzeł.
W informatyce definicja przepustowości jest zwykle stosowana do kanału komunikacyjnego i jest definiowana maksymalny numer przesłanych/odebranych informacji w jednostce czasu.
Przepustowość jest jednym z najważniejszych czynników z punktu widzenia użytkownika. Szacuje się ją na podstawie ilości danych, jaką sieć może w ramach limitu przesłać w jednostce czasu z jednego podłączonego do niej urządzenia do drugiego.
Szybkość przesyłania informacji zależy w dużej mierze od szybkości jej tworzenia (wydajności źródła), metod kodowania i dekodowania. Największa możliwa prędkość transmisji informacji w danym kanale nazywana jest jego przepustowością. Z definicji pojemność kanału wynosi
szybkość transmisji informacji przy wykorzystaniu „najlepszego” (optymalnego) źródła, kodera i dekodera dla danego kanału, a więc charakteryzuje tylko ten kanał.
5. W jakich jednostkach mierzy się przepustowość kanałów transmisji informacji?
Można go mierzyć w różnych, czasem bardzo wyspecjalizowanych jednostkach – sztukach, bitach/s, tonach, Metry sześcienne itp.
6. Klasyfikacja kanałów komunikacji komputerowej (metoda kodowania, metoda komunikacji, metoda transmisji sygnału)
sieci nadawcze; sieci z transmisją od węzła do węzła.
7. Charakterystyka kanały kablowe transmisja informacji (kabel koncentryczny, zakręcona para, kabel telefoniczny, światłowód)
przewodowe – linie łączności telefonicznej, telegraficznej (lotniczej); kabel – skrętka miedziana, koncentryczna, światłowodowa;
a także w oparciu o promieniowanie elektromagnetyczne:
kanały radiowe łączności naziemnej i satelitarnej; w oparciu o promienie podczerwone.
kable oparte na skrętce dwużyłowej druty miedziane; kable koncentryczne (żyła centralna i oplot miedziany); światłowody.
Oparta na kablach skręcone pary
Kable oparte na skrętce służą do przesyłania danych cyfrowych i są szeroko stosowane w sieciach komputerowych. Można je wykorzystać także do transmisji sygnały analogowe. Skręcenie przewodów zmniejsza wpływ zakłóceń zewnętrznych na sygnały użyteczne i zmniejsza promieniowanie wibracje elektromagnetyczne w przestrzeń kosmiczną. Ekranowanie zwiększa koszt kabla, komplikuje instalację i wymaga wysokiej jakości uziemienia. Na ryc. Przedstawiono typową konstrukcję UTP opartą na dwóch skrętkach.
Ryż. Konstrukcja kabla z niezabezpieczoną skrętką.
W zależności od obecności zabezpieczenia - elektrycznie uziemionego oplotu miedzianego lub folii aluminiowej wokół skręconych par, określa się rodzaje kabli opartych na skrętkach:
skrętka niezabezpieczona UTP (Skrętka nieekranowana) – brak ekran ochronny wokół jednej pary;
skrętka foliowa FTP (skrętka foliowa) – występuje jeden wspólny ekran zewnętrzny w postaci folii;
skrętka chroniona STP (Shielded Twisted pair) – dla każdej pary przydzielony jest ekran ochronny oraz wspólny ekran zewnętrzny w postaci siatki;
skrętka ekranowana folią S/FTP (Screened Foiled twisted pair) – na każdą parę przypada ekran ochronny w oplocie foliowym oraz ekran zewnętrzny wykonany z oplotu miedzianego;
niezabezpieczona skrętka ekranowana SF/UTP (Screened Foiled Unshielded Twisted pair) – podwójny ekran zewnętrzny wykonany z plecionki miedzianej i folii, każda skrętka bez zabezpieczenia.
1.5.2.2. Kabel koncentryczny
Zamiar kabel koncentryczny– transmisja sygnałów w różnych dziedzinach techniki: systemy łączności; sieci nadawcze; sieć komputerowa; systemy antenowo-zasilające sprzętu komunikacyjnego itp. Ten typ kabla ma asymetryczną konstrukcję i składa się z wewnętrznego miedzianego rdzenia i oplotu, oddzielonych od rdzenia warstwą izolacyjną.
Typową konstrukcję kabla koncentrycznego pokazano na ryc. 1.22.
Ryż. 1,22. Typowa konstrukcja kabla koncentrycznego
Dzięki metalowemu oplotowi ekranującemu charakteryzuje się dużą odpornością na zakłócenia. Główną przewagą kabla koncentrycznego nad skrętką jest jego szerokie pasmo, które zapewnia potencjalnie wyższe prędkości przesyłania danych do 500 Mb/s w porównaniu do skrętki komputerowej. Ponadto kabel koncentryczny zapewnia znacznie większe dopuszczalne odległości transmisji sygnału (nawet do kilometra), trudniej jest się do niego mechanicznie podłączyć w celu nieuprawnionego podsłuchiwania sieci, a także jest zauważalnie mniej zanieczyszczający środowisko środowisko promieniowanie elektromagnetyczne. Jednak instalacja i naprawa kabla koncentrycznego jest trudniejsza niż skrętka dwużyłowa, a koszt jest wyższy.
Wykorzystuje konwencjonalne transceivery LED, co zmniejsza koszty i zwiększa żywotność w porównaniu do kabla jednomodowego. Na ryc. 1.24. Podano charakterystykę tłumienia sygnału w światłowodzie. W porównaniu do innych typów kabli stosowanych w liniach komunikacyjnych, ten typ kabla charakteryzuje się znacznie niższymi wartościami tłumienia sygnału, które zwykle wahają się w granicach od 0,2 do 5 dB na 1000 m długości. Światłowód wielomodowy charakteryzuje się oknami przezroczystości tłumienia w zakresie długości fal 380-850, 850-1310 (nm), a światłowód jednomodowy odpowiednio 850-1310, 1310-1550 (nm).
Rysunek 1.24. Przezroczyste okna światłowodowe.
Zalety komunikacji światłowodowej:
Szerokie pasmo.
Niezwykle uwarunkowane Wysoka częstotliwość wibracje nośnika. Przy zastosowaniu technologii multipleksowania widmowego kanałów komunikacyjnych wykorzystujących falę
Multipleksowanie w 2009 roku umożliwiło transmisję sygnałów ze 155 kanałów komunikacyjnych o szybkości transmisji 100 Gbit/s każdy na odległość 7 000 kilometrów. Tym samym całkowita szybkość przesyłania danych w światłowodzie wyniosła 15,5 Tbit/s. (Tera = 1000 Giga);
Niskie tłumienie sygnału świetlnego w światłowodzie.
Umożliwia budowę światłowodowych linii komunikacyjnych długa długość bez pośredniego wzmocnienia sygnału;
Niski poziom szumów w kablu światłowodowym.
Umożliwia zwiększenie przepustowości poprzez przesyłanie różnych modulacji sygnałów przy niskiej redundancji kodu;
Wysoka odporność na zakłócenia i ochrona przed nieupoważnionym dostępem.
Zapewnia całkowitą ochronę światłowodu przed zakłóceniami elektrycznymi, zakłóceniami i całkowitym brakiem promieniowania do środowiska zewnętrznego. Wyjaśnia to natura wibracji światła, z którą nie oddziałuje pola elektromagnetyczne inne zakresy częstotliwości, jak sam światłowód, który jest dielektrykiem. Wykorzystując szereg właściwości propagacji światła w światłowodzie, systemy monitorowania integralności linia optyczna komunikacja może natychmiast wyłączyć „zhakowany” kanał komunikacyjny i włączyć alarm. Takie systemy są szczególnie potrzebne przy tworzeniu linii komunikacyjnych w administracji, bankowości i niektórych innych służbach specjalnych, które mają zwiększone wymagania w zakresie ochrony danych;
Brak konieczności izolacji galwanicznej węzłów sieci.
Sieci światłowodowe zasadniczo nie mogą mieć elektrycznych pętli uziemienia, które występują w przypadku dwóch urządzenia sieciowe posiadać przyłącza uziemiające w różnych punktach budynku;
Wysokie bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe, odporność na środowisko agresywne.
Dzięki brakowi możliwości iskrzenia światłowód zwiększa bezpieczeństwo sieci w zakładach chemicznych, rafineriach ropy naftowej i konserwacji procesy technologiczne zwiększone ryzyko;
Niewielka waga, objętość i opłacalność kabla światłowodowego.
Włókno oparte jest na kwarcu (dwutlenku krzemu), który jest powszechnie dostępnym i niedrogim materiałem. Obecnie koszt światłowodu w stosunku do pary miedzianej wynosi 2:5. Koszt samego kabla światłowodowego stale maleje, jednakże zastosowanie specjalnych odbiorników i nadajników optycznych (modemów światłowodowych) konwertujących sygnały świetlne do elektrycznego i odwrotnie, znacznie zwiększa koszt sieci jako całości;
Długa żywotność.
Żywotność światłowodu wynosi co najmniej 25 lat. Kabel światłowodowy ma również pewne wady. Najważniejszym z nich jest duża złożoność instalacji. Podczas łączenia końców kabla należy zapewnić dużą dokładność przekroju włókna szklanego, późniejsze polerowanie cięcia i wyrównanie włókna szklanego po zamontowaniu w złączu. Montaż złączy odbywa się poprzez zespawanie złącza lub klejenie specjalnym żelem, który ma taki sam współczynnik załamania światła jak włókno szklane. W każdym razie wymaga to wysoko wykwalifikowanego personelu i specjalnych narzędzi. Ponadto kabel światłowodowy jest mniej trwały i mniej elastyczny niż kabel elektryczny oraz jest wrażliwy na naprężenia mechaniczne. Jest także wrażliwy na promieniowanie jonizujące, które zmniejsza przezroczystość włókna szklanego, czyli zwiększa tłumienie sygnału w kablu. Nagłe zmiany temperatury mogą spowodować pęknięcie włókna szklanego. Aby zmniejszyć wpływ tych czynników, różne Konstruktywne decyzje, co wpływa na koszt kabla.
Biorąc pod uwagę unikalne właściwości światłowodu, telekomunikacja oparta na nim znajduje coraz szersze zastosowanie we wszystkich obszarach techniki. Są to sieci komputerowe, miejskie, regionalne, federalne, międzykontynentalne podstawowe sieci łączności podwodnej i wiele innych.Wykorzystując światłowodowe kanały komunikacyjne realizowane są: telewizja kablowa, zdalny monitoring wideo, wideokonferencje i transmisje wideo, telemetria i inne systemy informacyjne.
8. Charakterystyka kanały bezprzewodowe transmisja informacji (satelitarna,
kanały radiowe, Wi-Fi, Bluetooth)
Technologie bezprzewodowe- podklasa Technologie informacyjnesłużą do przesyłania informacji na odległość pomiędzy dwoma lub większą liczbą punktów, bez konieczności łączenia ich przewodami. Można używać do przesyłania informacjipromieniowanie podczerwone, fale radiowe, promieniowanie optyczne lub laserowe.
Obecnie jest ich wiele technologie bezprzewodowe, znane użytkownikom najczęściej pod nazwami marketingowymi, takimi jak Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Każda technologia ma pewne cechy, które określają zakres jej zastosowania.
Istnieją różne podejścia do klasyfikacji technologii bezprzewodowych.
Według zakresu:
o Bezprzewodowy sieci osobiste ( WPAN – bezprzewodowe sieci osobiste). Przykłady technologii -Bluetooth.
o Bezprzewodowy sieci lokalne ( WLAN – bezprzewodowe sieci lokalne).
Przykładami technologii są Wi-Fi.
o Sieci bezprzewodowe o zasięgu miejskim ( WMAN – bezprzewodowe sieci miejskie). Przykładowe technologie - WiMAX.
o Bezprzewodowy sieci globalne ( WWAN — bezprzewodowy Szeroki obszar Sieć).
Przykładami technologii są CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.
Według topologii:
o „Punkt do punktu”.
o Punkt-wielopunkt.
Według obszaru zastosowania:
o Korporacyjny (departamentowy) Sieć bezprzewodowa- tworzone przez firmy na własne potrzeby.
o Operatorskie sieci bezprzewodowe – tworzone przez operatorów telekomunikacyjnych w celu świadczenia usług za opłatą.
Krótki, ale zwięzły sposób klasyfikacji może polegać na jednoczesnym pokazaniu dwóch najważniejszych cech technologii bezprzewodowych na dwóch osiach: maksymalna prędkość transfer informacji i maksymalna odległość.
Zadania Zadanie 1. W ciągu 10 sekund kanałem komunikacyjnym przesyłanych jest 500 bajtów informacji. Czemu to jest równe
pojemność kanału? (500/10=50 bajtów/s=400bit/s)
Zadanie 2. Ile informacji można przesłać kanałem o przepustowości 10 kbit/s w ciągu 1 minuty? (10 kbit/s*60 s = 600 kbit)
Problem 3. Średnia prędkość przesyłania danych przy użyciu modemu wynosi 36864 bps. Ile sekund zajmie modem przesłanie 4 stron tekstu w kodowaniu KOI-8, przy założeniu, że każda strona ma średnio 2304 znaki.
Rozwiązanie: Liczba znaków w tekście: 2304*4 = 9216 znaków.
W kodowaniu KOI-8 każdy znak jest kodowany w jednym bajcie, wówczas objętość informacyjna tekstu wynosi 9216 * 8 = 73 728 bitów.
Czas = głośność / prędkość. 73728: 36864 = 2 s
Nazywa się pojemność kanału maksymalna wartość prędkość przesyłania informacji tym kanałem. Oznacza to, że przepustowość charakteryzuje potencjał przesyłania informacji. Przepustowość kanału mierzona jest w bitach na sekundę (bps).
Z zależności jasno wynika, że gdyby moc sygnału nie była ograniczona, to przepustowość byłaby nieskończenie duża. Szerokość pasma wynosi zero, gdy stosunek sygnału do szumu Ps/Pw jest równy zero. Wraz ze wzrostem tego stosunku przepustowość wzrasta w nieskończoność.
Wyrażenie to podaje górną, fizycznie nieosiągalną granicę szybkości przesyłania informacji, gdyż przy jego wyprowadzeniu przyjęto założenie idealnego kodowania odpornego na szumy, co wymaga do jego realizacji nieskończenie długiego czasu przesyłania informacji.
Shannon udowodnił także, że komunikaty z dowolnego źródła dyskretnego mogą być kodowane za pomocą sygnałów z(t) na wejściu kanału i rekonstruowane z sygnałów na wyjściu kanału z”(t) z prawdopodobieństwem błędu dowolnie bliskim zeru dla H”(a) W pierwszym przypadku nadajnik i odbiornik mogą być bardzo proste, a przez to tanie, gdyż jeśli pojemność kanału znacznie przekracza wydajność źródła, można ograniczyć się do najprostszych metod transmisji (kodowanie, modulacja) i odbioru (obwody decyzyjne) i uzyskać wystarczającą wierność. Jednakże wykorzystuje to bardzo drogi kanał, ponieważ szerokie pasmo częstotliwości lub wysoki stosunek sygnału do szumu są drogie. W drugim przypadku można zastosować tańszy kanał o mniejszej przepustowości, ale wymagane są bardziej zaawansowane metody transmisji i odbioru, tj. droższy nadajnik i odbiornik. Z powyższego wynika, że musi istnieć optymalny stosunek C i H”(a), przy którym całkowity koszt systemu transmisji informacji dyskretnej jest minimalny. Przy ustalaniu tego minimum należy wziąć pod uwagę, że przy rozwój technologii elektronicznej koszt transceiverów spada szybciej niż koszt kanałów komunikacyjnych, tj. z biegiem czasu stosunek C/H"(a) maleje. W tym przypadku pojemność kanału jest większa niż pojemność źródła, więc kanał ten może być używany do przesyłania sygnałów analogowych i cyfrowych. Rezerwa pojemności kanału, w porównaniu z pojemnością źródła, może zostać wykorzystana do zastosowania kodowania statystycznego lub odpornego na szumy.