Die serielle Datenrate wird üblicherweise als Bitrate bezeichnet. Eine andere häufig verwendete Einheit ist jedoch die Baudrate. Obwohl sie nicht dasselbe sind, gibt es unter bestimmten Umständen gewisse Ähnlichkeiten zwischen beiden Einheiten. Der Artikel bietet eine klare Erläuterung der Unterschiede zwischen diesen Konzepten.
allgemeine Informationen
In den meisten Fällen werden Informationen in Netzwerken sequentiell übertragen. Datenbits werden wiederum über einen Kommunikationskanal, Kabel oder drahtlos, übertragen. Abbildung 1 zeigt eine Folge von Bits, die von einem Computer oder einer anderen digitalen Schaltung übertragen werden. Ein solches Datensignal wird oft als Original bezeichnet. Die Daten werden durch zwei Spannungspegel dargestellt, zum Beispiel +3 V für logisch Eins und +0,2 V für logisch 0. Andere Pegel können verwendet werden. Im Non-Return-to-Zero (NRZ)-Codeformat (Abbildung 1) kehrt das Signal im Gegensatz zum Return-to-Zero (RZ)-Format nicht nach jedem Bit in den neutralen Zustand zurück.
Bitrate
Die Datenrate R wird in Bits pro Sekunde (bps oder bps) ausgedrückt. Die Rate ist eine Funktion der Bitlebensdauer oder Bitzeit (T B) (Abbildung 1):
Diese Rate wird auch als Kanalbreite bezeichnet und mit dem Buchstaben C bezeichnet. Wenn die Bitzeit 10 ns beträgt, dann ist die Datenrate gegeben durch
R = 1/10 × 10 – 9 = 100 Mbit/s
Dies wird normalerweise als 100 Mbps geschrieben.
Servicebits
Die Bitrate charakterisiert im Allgemeinen die tatsächliche Datenübertragungsrate. In den meisten seriellen Protokollen sind die Daten jedoch nur Teil eines komplexeren Rahmens oder Pakets, das Quelladresse, Zieladresse, Fehlererkennung und Codekorrekturbits sowie andere Informationen oder Steuerbits enthält. In einem Protokollrahmen werden die Daten aufgerufen nützliche Informationen(Nutzlast). Bits, die keine Daten sind, werden Overhead-Bits genannt. Manchmal kann die Anzahl der Dienstbits erheblich sein – von 20 % bis 50 %, abhängig von der Gesamtzahl der über den Kanal übertragenen Nutzbits.
Beispielsweise kann ein Ethernet-Protokollrahmen je nach Menge der Nutzdaten bis zu 1542 Bytes bzw. Oktetts umfassen. Die Nutzlast kann zwischen 42 und 1500 Oktetts liegen. Bei der maximalen Anzahl nützlicher Oktette gibt es nur 42/1542 Service-Oktette oder 2,7 %. Es gäbe mehr davon, wenn es weniger nützliche Bytes gäbe. Dieses Verhältnis, auch Protokolleffizienz genannt, wird üblicherweise in Prozent der Nutzlast ausgedrückt maximale Größe rahmen:
Protokolleffizienz = Nutzlast/Rahmengröße = 1500/1542 = 0,9727 oder 97,3 %
In der Regel, um die wahre Datenübertragungsrate über das Netzwerk anzuzeigen, tatsächliche Geschwindigkeit Zeile erhöht sich um einen Faktor je nach Menge der Serviceinformationen. Bei einem Gigabit-Ethernet beträgt die tatsächliche Leitungsgeschwindigkeit 1,25 Gbit/s, während die Nutzdatenrate 1 Gbit/s beträgt. Für 10-Gbit/s-Ethernet sind diese Werte 10,3125 Gb/s bzw. 10 Gb/s. Bei der Schätzung der Datenrate eines Netzwerks können auch Konzepte wie Durchsatz, Nutzlastrate oder effektive Datenrate verwendet werden.
Baudrate
Der Begriff „Baud“ stammt vom Namen des französischen Ingenieurs Emile Baudot, der den 5-Bit-Fernschreibcode erfunden hat. Die Baudrate drückt die Anzahl der Signal- oder Symbolwechsel in einer Sekunde aus. Ein Symbol ist eine von mehreren Spannungs-, Frequenz- oder Phasenänderungen.
Das NRZ-Binärformat hat zwei Symbole, die durch Spannungspegel dargestellt werden, eines für jeweils 0 oder 1. In diesem Fall ist die Baudrate oder Symbolrate dieselbe wie die Bitrate. Es ist jedoch möglich, mehr als zwei Symbole in einem Übertragungsintervall zu haben, wobei jedem Symbol mehrere Bits zugeordnet sind. In diesem Fall können Daten auf beliebigen Kommunikationskanälen nur moduliert übertragen werden.
Wenn das Übertragungsmedium das ursprüngliche Signal nicht verarbeiten kann, kommt die Modulation in den Vordergrund. Die Rede ist natürlich von drahtlosen Netzwerken. Die ursprünglichen binären Signale können nicht direkt übertragen werden, sie müssen auf einen Hochfrequenzträger übertragen werden. Einige Kabelprotokolle verwenden auch Modulation, um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dies wird als "Breitbandübertragung" bezeichnet.
Oben: modulierendes Signal, Originalsignal
Unter Verwendung zusammengesetzter Zeichen kann jedes mehrere Bits tragen. Wenn die Symbolrate beispielsweise 4800 Baud beträgt und jedes Symbol aus zwei Bits besteht, beträgt die Gesamtdatenrate 9600 bps. Normalerweise wird die Anzahl der Zeichen durch eine Potenz von 2 dargestellt. Wenn N die Anzahl der Bits in einem Zeichen ist, dann ist die Anzahl der erforderlichen Zeichen S = 2N. Die Gesamtdatenrate beträgt also:
R = Baudrate × log 2 S = Baudrate × 3,32 log 1 0 S
Wenn die Baudrate 4800 ist und es zwei Bits pro Zeichen gibt, ist die Anzahl der Zeichen 22 = 4.
Dann ist die Bitrate:
R = 4800 × 3,32 log(4) = 4800 × 2 = 9600 bps
Bei einem Symbol pro Bit, wie beim binären NRZ-Format, sind Bit- und Baudrate gleich.
Mehrstufige Modulation
Eine hohe Bitrate kann durch viele Modulationsverfahren bereitgestellt werden. Beispielsweise werden bei der Frequenzumtastung (FSK) typischerweise zwei unterschiedliche Frequenzen in jedem Symbolintervall verwendet, um logische Nullen und Einsen darzustellen. Hier ist die Bitrate gleich der Baudrate. Aber wenn jedes Zeichen zwei Bits darstellt, dann sind vier Frequenzen (4FSK) erforderlich. Bei 4FSK ist die Bitrate doppelt so hoch wie die Baudrate.
Ein weiteres gängiges Beispiel ist die Phasenumtastung (PSK). Beim binären PSK stellt jedes Symbol 0 oder 1 dar. Binär 0 entspricht 0° und binär 1 180°. Bei einem Bit pro Symbol ist die Bitrate gleich der Baudrate. Das Verhältnis der Anzahl von Bits und Zeichen kann jedoch leicht erhöht werden (siehe Tabelle 1).
| Tabelle 1. | Binäre Phasenumtastung. | ||||||||||
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Beispielsweise hat Quadratur-PSK zwei Bits pro Symbol. Bei dieser Struktur und zwei Bits pro Baud ist die Bitrate doppelt so hoch wie die Baudrate. Bei drei Bits pro Baud wäre die Modulation 8PSK und acht verschiedene Phasenverschiebungen würden drei Bits darstellen. Und bei 16PSK repräsentieren 16 Phasenverschiebungen 4 Bit.
Eine einzigartige Form der Mehrpegelmodulation ist die Quadraturamplitudenmodulation (QAM). Um Symbole zu erzeugen, die mehrere Bits darstellen, verwendet QAM eine Kombination verschiedener Amplitudenpegel und Phasenverschiebungen. Beispielsweise codiert 16QAM vier Bits pro Symbol. Die Symbole sind eine Kombination verschiedener Amplitudenpegel und Phasenverschiebungen.
Zur visuellen Darstellung von Amplitude und Phase des Trägers für jeden Wert des 4-Bit-Codes wird ein Quadraturdiagramm verwendet, das auch den romantischen Namen „Signalkonstellation“ trägt (Abbildung 2). Jeder Punkt entspricht einer bestimmten Trägeramplitude und Phasenverschiebung. Insgesamt werden 16 Zeichen mit vier Bit pro Zeichen kodiert, was eine Bitrate von 4-facher Baudrate ergibt.
Warum mehrere Bits pro Baud?
Indem Sie mehr als ein Bit pro Baud übertragen, können Sie Daten von senden schnelle Geschwindigkeit durch einen schmaleren Kanal. Es sei daran erinnert, dass die maximal mögliche Datenübertragungsrate durch die Bandbreite des Übertragungskanals bestimmt wird.
Wenn wir die Worst-Case-Verschachtelung von Nullen und Einsen im Datenstrom betrachten, dann ist die maximale theoretische Bitrate C in Bits für eine gegebene Bandbreite B gleich:
Oder Bandbreite bei maximaler Geschwindigkeit:
Um ein Signal mit einer Geschwindigkeit von 1 Mbit / s zu übertragen, benötigen Sie:
B = 1/2 = 0,5 MHz oder 500 kHz
Bei Verwendung von Multi-Level-Modulation mit mehreren Bits pro Symbol wäre die maximale theoretische Datenrate:
Dabei ist N die Anzahl der Zeichen in einem Zeichenintervall:
log 2 N = 3,32 log10 N
Die Bandbreite, die erforderlich ist, um die gewünschte Geschwindigkeit für eine bestimmte Anzahl von Ebenen bereitzustellen, wird wie folgt berechnet:
Beispielsweise kann die erforderliche Bandbreite, um eine Übertragungsrate von 1 Mbit/s mit zwei Bits pro Symbol und vier Stufen zu erreichen, wie folgt definiert werden:
log 2 N = 3,32 log 10 (4) = 2
B = 1/2(2) = 1/4 = 0,25 MHz
Die Anzahl der Symbole, die erforderlich sind, um die gewünschte Datenrate in einer festen Bandbreite zu erhalten, kann wie folgt berechnet werden:
3,32 log 10 N = C/2B
Log 10 N = C/2B = C/6,64B
N = log-1 (C/6,64B)
Unter Verwendung des vorherigen Beispiels ist die Anzahl der Symbole, die erforderlich sind, um mit einer Rate von 1 Mbit/s über einen 250-kHz-Kanal zu übertragen, gegeben durch:
log 10N = C/6,64B = 1/6,64(0,25) = 0,60
N = log-1 (0,602) = 4 Symbole
Diese Berechnungen gehen davon aus, dass im Kanal kein Rauschen vorhanden ist. Um Rauschen zu berücksichtigen, müssen Sie das Shannon-Hartley-Theorem anwenden:
C = Blog 2 (S/N + 1)
C - Kanalbandbreite in Bits pro Sekunde,
B - Kanalbandbreite in Hertz,
S/N - Signal-Rausch-Verhältnis.
In Form eines dezimalen Logarithmus:
C = 3,32B log 10 (S/N + 1)
Was ist die maximale Geschwindigkeit auf einem 0,25-MHz-Kanal mit einem S/N-Verhältnis von 30 dB? 30 dB entsprechen 1000. Daher beträgt die maximale Geschwindigkeit:
C = 3,32B log 10 (S/N + 1) = 3,32 (0,25) log 10 (1001) = 2,5 Mbps
Das Shannon-Hartley-Theorem besagt nicht ausdrücklich, dass eine Mehrpegelmodulation angewendet werden muss, um dieses theoretische Ergebnis zu erzielen. Mit dem vorherigen Verfahren können Sie herausfinden, wie viele Bits pro Zeichen benötigt werden:
log 10N = C/6,64B = 2,5/6,64(0,25) = 1,5
N = log-1 (1,5) = 32 Zeichen
Die Verwendung von 32 Zeichen bedeutet fünf Bits pro Zeichen (25 = 32).
Beispiele für Baudratenmessungen
Fast alle Hochgeschwindigkeitsverbindungen verwenden irgendeine Form von Breitbandübertragung. In Wi-Fi verwenden Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)-Modulationsschemata QPSK, 16QAM und 64QAM.
Dasselbe gilt für WiMAX und Technologie zellulare Kommunikation Langfristige Entwicklung (LTE) 4G. Die Übertragung von analogen und digitalen Fernsehsignalen in Kabelfernsehsystemen und Hochgeschwindigkeits-Internetzugängen basiert auf 16QAM und 64QAM, während die Satellitenkommunikation QPSK und verschiedene Versionen von QAM verwendet.
Für mobile Landfunksysteme der öffentlichen Sicherheit wurden kürzlich 4FSK-Sprach- und Datenmodulationsstandards angenommen. Diese Methode zur Bandbreitenverengung soll die Bandbreite von 25 kHz pro Kanal auf 12,5 kHz und schließlich auf 6,25 kHz reduzieren. Dadurch können mehr Kanäle für andere Funkgeräte im selben Spektralbereich platziert werden.
Hochauflösendes Fernsehen in den USA verwendet eine Modulationstechnik namens achtstufiges Restseitenband (8-stufige Signalisierung mit teilweise unterdrücktem Seitenband) oder 8VSB. Dieses Verfahren weist drei Bits pro Symbol bei 8 Amplitudenpegeln zu, wodurch 10.800 Symbole pro Sekunde übertragen werden können. Bei 3 Bit pro Symbol beträgt die Gesamtgeschwindigkeit 3 × 10.800.000 = 32,4 Mbit/s. In Kombination mit dem VSB-Verfahren, das nur ein volles Seitenband und einen Teil eines anderen überträgt, können hochauflösende Video- und Audiodaten über einen 6-MHz-Fernsehkanal übertragen werden.
Behauptet, dass sein Programm Ethernet-Ressourcen optimal nutzen kann. Aufgrund eines eigenen Netzwerktreibers, eines eigenen TCP-Stacks und einer Umgehung des Kernels Betriebssystem es ist in der Tat in der Lage, sich den physikalischen Grenzen des Ethernet-Standards anzunähern.
Der Masscan-Scanner-Entwickler Robert Graham hat Ergebnisse veröffentlicht, die die reale Leistungsfähigkeit seines Programms demonstrieren.
Für den Scanner ist die Anzahl der pro Sekunde gesendeten Pakete wichtig. Der Ethernet-Standard erfordert, dass zwischen Paketen eine 12-Byte-"Ruhe"-Periode liegt, die das Ende eines Pakets und den Beginn des nächsten bestimmt. Am Ende jedes Pakets muss zusätzlich ein CRC-Code (4 Byte) übertragen werden, um die Integrität der Übertragung zu überprüfen, und am Anfang des Pakets eine obligatorische Präambel von 8 Byte. Es gibt noch eine Einschränkung - die minimale Paketgröße beträgt 60 Bytes, das ist eine alte Einschränkung aus den 80er Jahren, die heutzutage keinen Sinn mehr macht, aber aus Kompatibilitätsgründen beibehalten wird.
Bei allen Einschränkungen müssen die Pakete dann mindestens 84 Bytes groß sein. Für ein 1-Gbit/s-Netzwerk erhalten wir also eine theoretische Grenze von 1.000.000.000/84*8 = 1.488.095 Paketen pro Sekunde.
In einem modernen 10-Gigabit-Netzwerk kann diese Zahl verzehnfacht werden: 14.880.952 Pakete pro Sekunde.
Beim Scannen von Ports müssen wir nicht alle 60 Bytes verwenden, 20 Bytes für den IP-Header und 20 Bytes für den TCP-Header reichen aus, insgesamt 40 Bytes. Das heißt, die effektive Paketrate beträgt 1488095 x 40 = 476 Mbps. Mit anderen Worten, selbst wenn wir die physische Ethernet-Ressource zu 100 % nutzen, zeigt der Anbieter oder das Programm zur Messung des Datenverkehrs auf einem Gigabit-Kanal eine Datenübertragungsrate von 476 Mbit / s an. Eine solche Diskrepanz ist verständlich, da beim normalen Surfen Pakete von 40 Byte nicht verwendet werden, da Pakete normalerweise jeweils 500 Byte groß sind, sodass der Overhead durch die Dienstdaten vernachlässigt werden kann.
In der Praxis kann der Scanner einige Ethernet-Standards ignorieren, wie z. B. die Reduzierung der Pause zwischen Paketen von 12 auf 5 Bytes und der Präambel von 8 auf 4 Bytes. Die minimale Paketgröße kann von 84 Byte auf 67 Byte reduziert werden. Dabei können 1.865.671 Pakete pro Sekunde über einen Gigabit-Kanal übertragen werden, was die in Tests nachgewiesene Geschwindigkeit von 476 Mbit/s auf 597 Mbit/s erhöht. Stimmt, es ist möglich nach hinten losgehen: Ein Router im Pfad Ihrer Pakete kann einige von ihnen verwerfen, wodurch die tatsächliche Anzahl verringert wird effektive Geschwindigkeit Datenübertragung.
Es gibt auch andere Probleme. Aus unbekannten Gründen kann Linux den Meilenstein von 1,488 Millionen Paketen pro Sekunde auf Gigabit-Ethernet nicht überwinden. Auf demselben System, aber mit einer angeschlossenen 10-Gb-Verbindung, bricht Linux kaum die 2-Mpps-Marke. In der Praxis beträgt die tatsächliche Geschwindigkeit in einem Linux-System ungefähr 1,3 Millionen Pakete pro Sekunde auf einer Gigabit-Verbindung. Auch hier hat Robert Graham keine Ahnung, warum das so ist.
Internetbandbreite oder einfacher gesagt Internetgeschwindigkeit, stellt die maximale Anzahl empfangener Daten dar persönlicher Computer oder für eine bestimmte Zeiteinheit in das Netzwerk übertragen werden.
Am häufigsten können Sie die Messung der Datenübertragungsgeschwindigkeit in Kilobit / Sekunde (Kb / s; Kbps) oder in Megabit (Mb / s; Mbps) treffen. Dateigrößen werden in der Regel immer in Bytes, KBytes, MBytes und GBytes angegeben.
Da 1 Byte 8 Bit sind, bedeutet dies in der Praxis, dass der Computer bei einer Geschwindigkeit Ihrer Internetverbindung von 100 Mbit/s nicht mehr als 12,5 MB an Informationen pro Sekunde empfangen oder übertragen kann (100/8 = 12,5). So erklärt, wenn Sie ein Video herunterladen möchten, dessen Volumen 1,5 GB beträgt, dann dauert es nur 2 Minuten.
Selbstverständlich werden die obigen Berechnungen unter idealen Laborbedingungen durchgeführt. Die Realität kann zum Beispiel ganz anders aussehen:
Hier sehen wir drei Zahlen:
- Ping – diese Zahl bezeichnet die Zeit, für die Netzwerkpakete übertragen werden. Je niedriger der Wert dieser Zahl, desto Bessere Qualität Internetverbindung (es ist wünschenswert, dass der Wert weniger als 100 ms beträgt).
- Als nächstes kommt die Geschwindigkeit der Informationsbeschaffung (eingehend). Es ist diese Zahl, die Internetanbieter beim Herstellen einer Verbindung anbieten (genau für diese Anzahl von "Megabits" müssen Sie Ihre hart verdienten Dollar / Griwna / Rubel usw. bezahlen).
- Die dritte Zahl bleibt bestehen und gibt die Geschwindigkeit der Informationsübertragung (ausgehend) an. Es wird natürlich weniger als die Geschwindigkeit des Datenempfangs sein, aber die Anbieter schweigen normalerweise darüber (obwohl tatsächlich selten eine große ausgehende Geschwindigkeit erforderlich ist).
Was bestimmt die Geschwindigkeit der Internetverbindung
- Die Geschwindigkeit der Internetverbindung hängt vom Tarifplan ab, den der Anbieter festlegt.
- Die Geschwindigkeit wird auch durch die Technologie des Informationsübertragungskanals und die Auslastung des Netzwerks durch andere Benutzer beeinflusst. Wenn die Gesamtbandbreite des Kanals begrenzt ist, sinkt die Geschwindigkeit umso mehr, je mehr Benutzer im Web sind und je mehr Informationen heruntergeladen werden, da weniger "freier Speicherplatz" vorhanden ist.
- Es besteht auch eine Abhängigkeit von der Download-Geschwindigkeit der Websites, auf die Sie zugreifen. Wenn der Server beispielsweise zum Zeitpunkt des Ladens die Benutzerdaten mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10 Mbit / s bereitstellen kann, dann auch dann, wenn Sie das Maximum haben Tarifplan mehr bekommst du nicht.
Faktoren, die sich auch auf die Internetgeschwindigkeit auswirken:
- Bei der Überprüfung die Geschwindigkeit des Servers, auf den Sie zugreifen.
- Einstellung u WLAN-Geschwindigkeit Router, wenn Sie darüber mit dem lokalen Netzwerk verbunden sind.
- Zum Zeitpunkt des Scans alle Programme und Anwendungen, die auf dem Computer ausgeführt werden.
- Firewalls und Antivirenprogramme, die im Hintergrund ausgeführt werden.
- Einstellungen für Ihr Betriebssystem und den Computer selbst.
So erhöhen Sie die Internetgeschwindigkeit
Wenn sich Malware oder unerwünschte Software auf Ihrem Computer befindet, kann dies Ihre Internetverbindung verlangsamen. Trojaner, Viren, Würmer etc. die in den Computer gelangt sind, können einen Teil der Kanalbandbreite für ihre Bedürfnisse nutzen. Um sie zu neutralisieren, müssen Sie Antivirenprogramme verwenden.
Wenn Sie ein nicht passwortgeschütztes Wi-Fi verwenden, verbinden sich normalerweise andere Benutzer, die dem kostenlosen Datenverkehr nicht abgeneigt sind, damit. Stellen Sie sicher, dass Sie ein Passwort festlegen, um sich mit Wi-Fi zu verbinden.
Reduzieren Sie die Geschwindigkeit und parallel laufende Programme. Beispielsweise führen gleichzeitige Download-Manager, Internet-Messenger und automatische Betriebssystem-Updates zu einer erhöhten Prozessorlast und damit zu einer Verringerung der Geschwindigkeit der Internetverbindung.
Diese Maßnahmen können in manchen Fällen helfen, die Geschwindigkeit des Internets zu erhöhen:
Wenn Sie eine starke Internetverbindung haben und die Geschwindigkeit zu wünschen übrig lässt, erhöhen Sie die Portbandbreite. Dies ist ganz einfach. Gehen Sie zu „Systemsteuerung“, dann zu „System“ und zum Abschnitt „Hardware“ und klicken Sie dann auf „Geräte-Manager“. Suchen Sie „Anschlüsse (COM oder LPT)“, erweitern Sie dann deren Inhalt und suchen Sie nach „Serieller Anschluss (COM 1)“.
Klicken Sie danach mit der rechten Maustaste und öffnen Sie "Eigenschaften". Danach öffnet sich ein Fenster, in dem Sie zur Spalte "Porteinstellungen" gehen müssen. Suchen Sie den Parameter "Geschwindigkeit" (Bits pro Sekunde) und klicken Sie auf die Zahl 115200 - dann OK! Herzliche Glückwünsche! Jetzt haben Sie den Durchsatz des Ports erhöht. Da die Geschwindigkeit standardmäßig auf 9600 bps eingestellt ist.
Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, können Sie auch versuchen, den QoS-Paketplaner zu deaktivieren: Führen Sie das Dienstprogramm gpedit.msc aus (Start - Ausführen oder Suchen - gpedit.msc). Weiter: Computerkonfiguration – Administrative Vorlagen – Netzwerk – QoS-Paketplaner – Reservierte Bandbreite beschränken – Aktivieren – auf 0 % setzen. Klicken Sie auf „Übernehmen“ und starten Sie Ihren Computer neu.
Der Informationsaustausch erfolgt über Kanäle der Informationsübermittlung.
Informationsübertragungskanäle können verschiedene physikalische Prinzipien nutzen. Wenn Menschen also direkt kommunizieren, werden Informationen über Schallwellen übertragen, und beim Telefonieren über elektrische Signale, die sich über Kommunikationsleitungen ausbreiten.
Verknüpfung- technische Mittel, die eine Datenübertragung aus der Ferne ermöglichen.
Computer können Informationen über Kommunikationskanäle unterschiedlicher physikalischer Art austauschen: Kabel, Glasfaser, Funkkanäle usw.
Informationsübertragungsrate (Informationsflussrate) - die pro Zeiteinheit übertragene Informationsmenge.
Das allgemeine Informationsübertragungsschema umfasst einen Informationssender, einen Informationsübertragungskanal und einen Informationsempfänger.
Das Hauptmerkmal von Informationsübertragungskanälen ist ihre Durchsatz.
Kanalkapazität - die maximale Informationsübertragungsrate über den Kommunikationskanal pro Zeiteinheit.
Die Bandbreite eines Kanals entspricht der Informationsmenge, die pro Zeiteinheit darüber übertragen werden kann.
Die Menge der übertragenen Informationen \(V\) wird nach folgender Formel berechnet:
wobei \(q\) die Bandbreite der Verbindung ist (in Bits pro Sekunde oder ähnlichen Einheiten), und \(t \) - Übertragungszeit.
Die Bandbreite wird normalerweise in Bits pro Sekunde (bps) und Vielfachen von Kbps und Mbps gemessen.
Manchmal werden jedoch ein Byte pro Sekunde (Byte / s) und Vielfache davon als Einheiten Kbyte / s und Mbyte / s verwendet.
Beziehungen zwischen Einheiten Bandbreite Informationsübertragungskanäle sind die gleichen wie zwischen Maßeinheiten der Informationsmenge:
1 Byte = 2 3 Bit = 8 Bit; 1 kBit = 2 10 Bit = 1024 Bit; 1 Mbit/s = 2 10 Kbit/s = 1024 Kbit/s; 1 Gbit/s = 2 10 Mbit/s = 1024 Mbit/s.
Beispiel:
Wie viele Sekunden würde ein Modem benötigen, um Nachrichten mit \(28.800 \)bps zu übertragen, um \(100\) Textseiten in \(30\) Zeilen mit jeweils \(60\) Zeichen zu übertragen, vorausgesetzt, dass jedes Zeichen mit \ (1\) Bytes?
Lösung. Berechnen wir die Dateigröße in Bit V = 100 ⋅ 30 ⋅ 60 ⋅ 8 Bit = 1440000 Bit.
Nachrichtenübertragungsrate \(q = 28 800 \)bps.
Die Zeit ist t = V q = 1440000 28800 = 50 Sekunden.
Betrachten wir ein komplexeres Problem.
Beispiel:
Gerät \(A\) überträgt Informationen an Gerät \(C\) über Gerät \(B\) gemäß den folgenden Regeln:
1. Informationen werden in Paketen von \(200\) Bytes übertragen.
2. Das Gerät \(B\) kann gleichzeitig Informationen vom Gerät \(A\) empfangen und zuvor empfangene Informationen an das Gerät \(C\) übertragen.
3. Das Gerät \(B\) kann das nächste Paket erst dann an das Gerät \(C\) senden, nachdem es dieses Paket vollständig vom Gerät \(A\) empfangen hat.
4. Das Gerät \(B\) hat einen unbegrenzten Puffer, in dem es Pakete speichern kann, die vom Gerät \(A\) empfangen, aber noch nicht an das Gerät \(C\) gesendet wurden.
Die Bandbreite zwischen \(A\) und \(B\) beträgt \(100\) Bytes pro Sekunde.
Die Bandbreite zwischen \(B\) und \(C\) beträgt \(50\) Bytes pro Sekunde.
Es wurden drei Informationspakete verschickt. In wie vielen Sekunden wird \(C\) damit fertig sein, alle Informationen von \(A\) zu erhalten?
Lösung. Da die Rate des Informationsempfangs durch das Gerät \(B\) größer ist als die Rate seiner Übertragung an das Gerät C, besteht die Übertragungszeit aus zwei Phasen.
Jeder hat immer wieder von Netzwerken der zweiten, dritten und vierten Generation gehört Mobile Kommunikation. Einige haben vielleicht schon von den Netzen der Zukunft gelesen – der fünften Generation. Aber die Frage, was G, E, 3G, H, 3G+, 4G oder LTE auf einem Smartphone-Bildschirm bedeutet und was darunter schneller ist, beschäftigt viele Menschen immer noch. Wir werden sie beantworten.
Diese Symbole zeigen die Art der Verbindung Ihres Smartphones, Tablets oder Modems mit dem Mobilfunknetz an.
1. G(GPRS - General Packet Radio Services): Die langsamste und veralteteste Option für Paketdatenverbindungen. Erste Norm mobiles Internet, durchgeführt durch ein Add-On über GSM (nach einer CSD-Verbindung bis zu 9,6 kbps). Die maximale Geschwindigkeit des GPRS-Kanals beträgt 171,2 kbps. Gleichzeitig ist das echte in der Regel um eine Größenordnung niedriger, und das Internet ist hier nicht immer grundsätzlich funktionsfähig.
2. E(EDGE oder EGPRS – Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Schnelleres Add-on über 2G und 2,5G. Technologie der digitalen Datenübertragung. Die Geschwindigkeit von EDGE ist etwa dreimal höher als bei GPRS: bis zu 474,6 kbps. Allerdings gehört sie auch der zweiten Generation an Kabellose Kommunikation und ist veraltet. Die tatsächliche Geschwindigkeit von EDGE wird normalerweise im Bereich von 150-200 kbps gehalten und hängt direkt vom Standort des Teilnehmers ab - dh von der Arbeitsbelastung Basisstation in einem bestimmten Bereich.
3. 3 G(Dritte Generation - dritte Generation). Dabei ist nicht nur die Datenübertragung über das Netzwerk möglich, sondern auch „Sprache“. Die Qualität der Sprachübertragung in 3G-Netzen (wenn sich beide Gesprächspartner in Reichweite befinden) kann um eine Größenordnung höher sein als bei 2G (GSM). Die Internetgeschwindigkeit in 3G ist ebenfalls viel höher und ihre Qualität reicht in der Regel bereits für komfortables Arbeiten auf mobilen Geräten und sogar Desktop-Computern über USB-Modems aus. Gleichzeitig kann Ihre aktuelle Position die Datenübertragungsrate inkl. ob Sie sich an einem Ort befinden oder sich im Transport bewegen:
- Bleiben Sie ruhig: normalerweise bis zu 2 Mbit/s
- Fahren Sie mit Geschwindigkeiten bis zu 3 km/h: bis zu 384 kbps
- Fahren mit Geschwindigkeiten bis zu 120 km/h: bis zu 144 kbps.
4. 3,5 G.3G+,h,H+(HSPDA - High-Speed Downlink Packet Access): Das nächste Hochgeschwindigkeits-Paketdaten-Add-on ist bereits über 3G. In diesem Fall liegt die Datenübertragungsrate sehr nahe an 4G und im H-Modus bei bis zu 42 Mbit/s. BEI wahres Leben mobiles Internet in diesem Modus im mittleren funktioniert für Mobilfunkbetreiber mit Geschwindigkeiten von 3-12 Mbps (manchmal höher). Für diejenigen, die es nicht verstehen: Es ist sehr schnell und völlig ausreichend, um Online-Videos in nicht zu hoher Qualität (Auflösung) anzusehen oder schwere Dateien mit einer stabilen Verbindung herunterzuladen.
Auch in 3G gab es eine Videoanruffunktion:
5. 4G, LTE(Long-Term Evolution - langfristige Entwicklung, die vierte Generation des mobilen Internets). Diese Technologie nur für die Datenübertragung verwendet (nicht für "Sprache"). Die maximale Download-Geschwindigkeit beträgt hier bis zu 326 Mbit / s, Upload - 172,8 Mbit / s. Die realen Werte liegen wieder eine Größenordnung unter den deklarierten, belaufen sich aber immer noch auf zig Megabit pro Sekunde (in der Praxis oft vergleichbar mit Mode H; in Moskau meist 10-50 Mbps). Gleichzeitig machen schnelleres PING und die Technologie selbst 4G zum bevorzugten Standard für mobiles Internet in Modems. Smartphones und Tablets in 4G (LTE)-Netzen halten eine Akkuladung länger als in 3G.
6. LTE-A(LTE Advanced - LTE-Upgrade). Die Spitzen-Datenübertragungsrate liegt hier bei bis zu 1 Gbit/s. In Wirklichkeit kann das Internet mit Geschwindigkeiten von bis zu 300 Mbit / s betrieben werden (5-mal schneller als normales LTE).
7. Volte(Voice over LTE - Voice over LTE, als Weiterentwicklung der Technologie): eine Technologie zur Übertragung von Sprachanrufen über LTE-Netze auf Basis des IP Multimedia Subsystems (IMS). Die Verbindungsgeschwindigkeit ist im Vergleich zu 2G/3G bis zu 5-mal schneller, und die Qualität des Gesprächs selbst und der Sprachübertragung ist noch höher und sauberer.
8. 5 G(fünfte Generation der Mobilfunkkommunikation basierend auf IMT-2020). Der Standard der Zukunft befindet sich noch in der Entwicklung und Erprobung. Die Datenübertragungsrate in der kommerziellen Version der Netzwerke soll bis zu 30-mal höher sein als bei LTE: Die maximale Datenübertragung kann bis zu 10 Gb / s betragen.
Natürlich können Sie jede der oben genannten Technologien verwenden, wenn Ihre Ausrüstung dies unterstützt. Außerdem hängt seine Arbeit von den Fähigkeiten des Mobilfunkbetreibers selbst an einem bestimmten Standort des Teilnehmers und seinem Tarifplan ab.
