Capacitatea (debitul de linie) caracterizează rata maximă posibilă a datelor de pe linia de comunicație. Throughput a fost măsurat etsya în biți pe secundă - bit / s, precum și unități derivate, cum ar fi kilobiți pe secundă (kbit / s), megabiți pe secundă (Mbiți / s), gigabiți pe secundă (Gb / s) și t . d.
NOTĂ. Lățimea de bandă a liniilor de comunicații și a echipamentelor de rețea de comunicații este măsurată în mod tradițional în biți pe secundă, decât în octeți pe secundă. Acest lucru se datorează faptului că datele din rețele sunt transmise succesiv, adică biți și nu în paralel, octeți, așa cum se întâmplă între dispozitivele din interiorul computerului. Astfel de unități ca Kilobiți, megabiți sau gigabiți în tehnologii de rețea corespunde strict la gradul de 10 (de exemplu, kilobiți - este de 1000 de biți, iar megabit - este 1000000 de biți), așa cum se obișnuiește în toate ramurile științei și tehnologiei, și nu aproape de ea numărul de gradul 2, astfel cum este comună în programare, în cazul în care prefixul „kilo“ exact 210 = 1024, și „Mega“ - 220 = 1048576
Lățimea de bandă a liniei de comunicație depinde nu numai de caracteristicile acesteia, cum ar fi răspunsul la frecvența amplitudinii, dar și de spectrul semnalelor transmise. Dacă semnificative armonici ale semnalului (adică acele armonici, amplitudinile dintre care sunt determinantul major la semnalul rezultant) sunt în linie de lățime de bandă, atunci semnalul va fi bine transmis această linie de comunicație, iar receptorul poate detecta în mod corect informațiile transmise prin intermediul transmițătorului (Fig. 2.6, a). În cazul în care armonici semnificative merge dincolo de Tzu-link-ul de lățime de bandă, semnalul va fi distorsionat în mod semnificativ, receptorul va fi greșit în recunoașterea informațiilor și mijloacelor de informare-TION nu pot fi transferate într-o lățime de bandă predeterminată (Fig. 2.6,6).
Majoritatea metodelor de codare utilizează variația oricărui parametru al unui semnal periodic - frecvența, amplitudinea și faza unui sinusoid sau semnul potențialului unei secvențe de impulsuri. Un semnal periodic al cărui parametru se schimbă, se numește un semnal purtător sau o frecvență purtătoare dacă un semnal sinusoar este folosit ca semnal.
Dacă semnalul se schimbă astfel încât numai două dintre stările sale pot fi distinse, atunci orice schimbare în el va corespunde celei mai mici unități de informație - bitul. Dacă semnalul poate avea mai mult de două stări distincte, atunci orice schimbare în el va avea câțiva biți de informații.
Numărul de modificări ale parametrului de informare al semnalului periodic purtător pe secundă este măsurat în baud (baud). Intervalul de timp dintre schimbările adiacente din semnalul de informație se numește ceasul operației emițătorului.
Lățimea de bandă a liniei în biți pe secundă, în general, nu coincide cu numărul de bauduri. Poate fi mai mare sau mai mică decât numărul baud, iar acest raport depinde de metoda de codare.
Dacă semnalul are mai mult de două stări distincte, atunci lățimea de bandă în biți pe secundă va fi mai mare decât numărul de bauduri. De exemplu, în cazul în care parametrii de informații sunt faza și amplitudinea sinusoidele și variază în faza 4-TION care cuprinde de la 0, 90180 și 270 de grade, iar cele două valori ale amplitudinii semnalului, semnalul de informație poate avea opt stări distincte. În acest caz, modemul operează la 2400 baud (cu o frecvență de ceas de 2400 Hz) transmite informații la 7200 biți / s, deoarece o modificare de semnal este transmis 3 biți de informație.
Atunci când se utilizează semnale cu două stări distincte, imaginea opusă poate fi observată. Aceasta este adesea pentru că, pentru a recunoaște în mod fiabil informațiile despre utilizator de către receptor, fiecare bit din secvență este codificat cu mai multe modificări ale parametrului de informare al semnalului purtător. De exemplu, atunci când codifică o valoare de un singur bit impuls polaritate polo zhitelnoy și de zero biți - pulsul polaritate negativă a semnalului fizic își schimbă starea de două ori în transmiterea fiecărui bit. Cu această codare, lățimea de bandă a liniei este de două ori mai mică decât numărul de bauduri transmise pe linie.
Lățimea de bandă a liniei este afectată nu numai de codarea fizică, ci și de cea logică. Codificarea logică este realizată pentru a codifica și fizică implică înlocuirea rata inițială de secvență de flux de biți de informații ale noului bit purtând aceleași informații, dar care posedă, în plus, up-suplimentare proprietăți, cum ar fi posibilitatea ca o parte de recepție pentru a detecta erori în datele primite. Menținerea fiecărui octet a informațiilor sursă printr-un singur bit de paritate este un exemplu de metodă de codificare logică foarte frecvent utilizată atunci când se transmit date folosind modemuri. Un alt exemplu de codare logică poate servi drept criptare a datelor, asigurându-se confidențialitatea acestora în transmiterea prin intermediul canalelor publice de comunicare. Cu codificarea logică, secvența originală de biți este cel mai adesea înlocuită de o secvență mai lungă, astfel încât lățimea de bandă a canalului în raport cu informațiile utile este redusă.
Legătura dintre lățimea de bandă și lățimea de bandă
Cu cât frecvența purtătoare a semnalului periodic este mai mare, cu atât mai multe informații pe unitate de timp sunt transmise de-a lungul liniei și cu atât capacitatea liniei este mai mare cu metoda fixă de codificare fizică. Cu toate acestea, pe de altă parte, cu o creștere a frecvenței periodică a semnalului purtător este crescută și lățimea spectrală a semnalului, adică diferența dintre frecvențele minime ale setului de sinusoide și maxime, care împreună dau semnalele selectate ale secvenței de codificare fizică. Linia transferă acest spectru al sinusoidului la acele distorsiuni, care sunt determinate de lățimea de bandă. Cu cât mai mare decalajul dintre linia de transmisie de bandă și lățimea spectrală a semnalelor de informație transmise-Mykh, mai multe semnale sunt distorsionate și mai probabile erori în detectarea informațiilor care primesc o parte și, prin urmare, viteza de transmitere a informațiilor de fapt, este mai mică decât ar fi pre-stabilite.
Claude Shannon a stabilit relația dintre lățimea de bandă a liniei și capacitatea sa maximă posibilă, indiferent de metoda acceptată de codificare fizică:
unde C este lățimea de bandă maximă a liniei în biți pe secundă, F este lățimea de bandă a liniei în Hertz, Pc este puterea semnalului, Pm este puterea de zgomot.
Din această relație este clar că, deși nu există o limită teoretică a capacității unei linii cu o lățime de bandă fixă, în practică există o astfel de limită. De fapt, este posibilă creșterea capacității liniei prin creșterea puterii emițătorului sau reducerea puterii de zgomot (interferență) pe linia de comunicație. Ambele componente pot fi schimbate cu mare dificultate. Creșterea puterii emițătorului duce la o creștere semnificativă a dimensiunilor și costurilor sale. Reducerea nivelului de zgomot necesită utilizarea unor cabluri speciale cu ecrane de protecție foarte bune, ceea ce este foarte scump, precum și reducerea zgomotului în emițător și în echipamentul intermediar, ceea ce nu este foarte ușor de realizat. În plus, influența puterii semnalului util și a zgomotului asupra lățimii de bandă este limitată de dependența logaritmică, care nu crește atât de repede ca fiind direct proporțională. Astfel, pentru un raport inițial tipic al puterii semnalului cu puterea de zgomot, creșterea puterii emițătorului cu un factor de 100 va da doar o creștere de 15% a capacității de transmisie a liniei.
Următoarea relație obținută de Nyquist, care determină și capacitatea maximă posibilă de transmisie a liniei de comunicații, dar fără a lua în considerare zgomotul pe linie, se apropie de formula Shannon:
unde M este numărul de stări distincte ale parametrului de informare.
În cazul în care semnalul are 2 stări distincte, atunci lățimea de bandă este de două ori lățimea de bandă a legăturii (figura 2.7, a). Dacă transmițătorul utilizează mai mult de doua stare de semnal stabil pentru date de codare, capacitatea crește linia, deoarece într-un ciclu de funcționare, transmițătorul transmite mai mulți biți ai datelor originale, de exemplu, 2 biți când patru stări de semnal sesizabile (fig. 2.7, 6).
Deși formula Nyquist nu ia în considerare în mod explicit prezența zgomotului, indirect, influența sa se reflectă în alegerea numărului de stări ale semnalului de informație. Pentru a crește lărgimea de bandă a canalului, aș dori să măresc această valoare la valori semnificative, dar în practică nu putem face acest lucru din cauza zgomotului pe linie. De exemplu, pentru exemplul prezentat în Fig. 2.7, este posibil să crească lățimea de bandă a liniei cu un factor de două, folosind 16 nivele pentru a codifica datele. Cu toate acestea, dacă amplitudinea zgomotului depășește adesea diferența dintre cele 16 nivele vecine, receptorul nu va putea să recunoască în mod stabil datele transmise. Prin urmare, numărul de stări posibile ale raportului limitat de semnal faktiches-ki de putere de semnal și zgomot, iar formula limita Nyquist determină rata de transmitere a datelor în cazul în care numărul de state este deja selectat cu posibilitățile pseudonimului durabile recepție-recunoaștere.
Raporturile date dau valoarea limitativă a capacității liniei și gradul de apropiere față de această limită depinde de metodele fizice specifice de codare considerate mai jos.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: