Siirtonopeuden määrittäminen Tiedonsiirtonopeus

Kaikenlaiset tiedot koodataan järjestyksessä sähköisiä impulsseja: on impulssi (1), ei impulssia (0), eli nolla- ja ykkösjärjestyksessä. Tätä tietokoneen tietojen koodausta kutsutaan binäärikoodaus ja loogiset nolla- ja ykkössarjat - konekielellä.

Näitä numeroita voidaan pitää kahtena todennäköisenä tapahtumana. Kun tallennat binääriluku Valitaan yksi kahdesta mahdollisesta tilasta (yksi kahdesta numerosta), ja siksi se sisältää 1 bitin verran tietoa.

Jopa informaatiobittien määrän mittayksikkö (bitti) sai nimensä englanninkielisestä lauseesta Binary digit, eli binaariluvusta.

On tärkeää, että koneen jokainen numero binaarikoodi siirtää tietoa 1 bitissä. Siten kaksi numeroa kuljettaa tietoja 2 bittiä, kolme bittiä - 3 bittiä jne. Tiedon määrä biteissä on yhtä suuri kuin binaarikoneen koodin numero.

Tietojen siirto tietojärjestelmässä.

Järjestelmä koostuu tiedon lähettäjästä, tietoliikenneyhteydestä ja tiedon vastaanottimesta. Viesti sen lähettämiseksi oikeaan osoitteeseen on ensin muunnettava signaaliksi. Signaalilla tarkoitetaan muuttuvaa fyysistä määrää, joka näyttää viestin. Signaali- viestin aineellinen kantaja, eli muuttuva fyysinen määrä, joka varmistaa tiedonsiirron tietoliikenneyhteyden kautta. Fyysinen ympäristö signaalien siirtoa lähettimestä vastaanottimeen kutsutaan tietoliikennelinjaksi.

V moderni teknologia sähköiset, sähkömagneettiset, kevyet, mekaaniset, ääni- ja ultraäänisignaalit ovat löytäneet sovelluksen. Sanomien lähettämiseen on otettava käyttöön kantoaalto, joka voidaan tehokkaasti jakaa järjestelmässä käytetyn tietoliikenneyhteyden yli.

Lähetin suorittaa viestien muuntamisen signaaleiksi, jotka ovat käteviä kulkemaan tietoliikenneyhteyden kautta.

Muutosprosessissa erilliset viestit viesti on koodattu signaaliin. Laajassa merkityksessä koodaus on viestien muuttamista signaaliksi. Kapeassa mielessä koodaus on erillisten viestien näyttäminen signaaleilla tiettyjen symboliyhdistelmien muodossa. Laitetta, joka suorittaa koodauksen, kutsutaan kooderiksi.

Signaalit voivat häiriintyä lähetyksen aikana. Häiriöllä tarkoitetaan kaikkia häiritseviä ulkoisia häiriöitä tai vaikutuksia (ilmakehän häiriöt, vieraiden signaalilähteiden vaikutus) sekä signaalien vääristymiä itse laitteessa (laitteistohäiriöt), jotka aiheuttavat vastaanotetun viestin (signaalin) satunnaisen poikkeaman lähetetystä. .

Vastaanottopuolella suoritetaan käänteinen dekoodaustoiminto, ts. palautuminen lähetetyn viestin vastaanotetusta signaalista.

Ratkaisija, joka on sijoitettu vastaanottimen jälkeen, käsittelee vastaanotetun signaalin saadakseen siitä tietoa mahdollisimman täydellisesti.

Dekooderi (dekooderi) muuntaa vastaanotetun signaalin vastaanottimelle sopivaan muotoon.

Välineitä signaalin lähettämiseksi kutsutaan viestintäkanavaksi. Samaa linkkiä voidaan käyttää signaalien lähettämiseen monien lähteiden ja vastaanottimien välillä, toisin sanoen linkki voi palvella useita kanavia.

Kun syntetisoidaan tiedonsiirtojärjestelmiä, on ratkaistava kaksi viestien siirtoon liittyvää pääasiallista ongelmaa:

Viestien lähetyksen kohinanvaimennuksen varmistaminen

Sanomansiirron tehokkuuden varmistaminen

Melunkestävyys viittaa tiedon kykyyn vastustaa haitalliset vaikutukset häiriöitä. Näissä olosuhteissa, esim. tietylle häiriölle kohinanesto määrittää tiedonsiirron tarkkuuden. Uskollisuudella tarkoitetaan vastaanotetun viestin (signaalin) ja lähetetyn viestin (signaalin) vastaavuuden mitta.

Tiedonsiirtojärjestelmän tehokkuudella tarkoitetaan järjestelmän kykyä tarjota siirtoa annettu määrä tietoa kaikkein taloudellisimmalla tavalla. Tehokkuus luonnehtii järjestelmän kykyä tarjota tietyn tietomäärän siirto mahdollisimman pienellä signaalitehon, ajan ja kaistanleveyden kulutuksella.

Informaatioteoria asettaa kriteerit melun kestävyyden ja tehokkuuden arvioimiseksi tietojärjestelmä ja osoittaa myös yhteisiä polkuja parantaa melunkestävyyttä ja tehokkuutta.

Tiedonsiirtonopeus - nopeus, jolla tiedot lähetetään tai vastaanotetaan binäärimuodossa. Yleensä siirtonopeus mitataan sekunnissa lähetettyjen bittien lukumäärällä.

Bittiä sekunnissa - tiedonsiirtonopeuden yksikkö, joka on yhtä suuri kuin tietoliikennekanavan lähettämien binaaribittien määrä sekunnissa, ottaen huomioon sekä hyödyllinen että palvelutieto.

Tiedonsiirtokanavan kaistanleveys - suurin nopeus tietojen siirtäminen lähteestä kohteeseen.

Merkit sekunnissa on mittayksikkö hyödyllisen tiedon siirtonopeudelle (vain).

Siirry suurempiin yksiköihin

Rajoitukset käytössä suurin teho aakkosia ei ole olemassa, mutta on olemassa aakkoset, joita voidaan pitää riittävinä (tässä vaiheessa) toimimaan tietojen kanssa sekä ihmisten että teknisten laitteiden osalta. Se sisältää: latinalaiset aakkoset, maan kielen aakkoset, numerot, erikoismerkit - yhteensä noin 200 merkkiä. Yllä olevasta taulukosta voimme päätellä, että 7 bittiä tietoa ei riitä, minkä tahansa tällaisen aakkoston merkin koodaamiseen tarvitaan 8 bittiä, 256 = 28,8 bittiä 1 tavu. Eli hahmon koodaamiseen tietokoneen aakkoset 1 tavua käytetään. Tietojen mittayksiköiden suurennus on samanlainen kuin fysiikassa - ne käyttävät etuliitteitä "kilo", "mega", "giga". On muistettava, että pohja ei ole 10, vaan 2.

1 kt (kilotavua) = 210 tavua = 1024 tavua,

1 Mt (megatavua) = 210 kt = 220 tavua jne.

Kyky arvioida viestissä olevan tiedon määrä auttaa määrittämään nopeuden tietovirta viestintäkanavien kautta. Tiedonsiirron enimmäisnopeutta viestintäkanavan kautta kutsutaan viestintäkanavan kaistanleveydeksi. Kehittyneimmät viestintävälineet ovat nykyään optiset kuidut. Tiedot välitetään lasersäteilijän lähettämien valopulssien muodossa. Näillä kommunikaatiovälineillä on korkea kohinankesto ja niiden suorituskyky on yli 100 Mbps.

Tekniikan kehityksen myötä myös Internetin mahdollisuudet ovat laajentuneet. Kuitenkin, jotta käyttäjä voi hyödyntää niitä täysimääräisesti, tarvitaan vakaa ja nopea yhteys. Ensinnäkin se riippuu viestintäkanavien kaistanleveydestä. Siksi on tarpeen selvittää, miten tiedonsiirtonopeus mitataan ja mitkä tekijät vaikuttavat siihen.

Mikä on viestintäkanavien kaistanleveys?

Jotta voisit perehtyä ja ymmärtää uuden termin, sinun on tiedettävä, mikä on viestintäkanava. Jos puhumme yksinkertainen kieli, viestintäkanavat ovat laitteita ja välineitä, joiden kautta lähetys suoritetaan etänä. Esimerkiksi tietokoneiden välinen viestintä tapahtuu kuituoptisen ja kaapeliverkkoja... Lisäksi yleinen tapa kommunikoida radiokanavan kautta (modeemiin tai Wi-Fi-verkkoon liitetty tietokone).

Kaistanleveyttä kutsutaan tiedonsiirron enimmäisnopeudeksi tietyssä aikayksikössä.

Tyypillisesti seuraavia yksiköitä käytetään ilmaisemaan suorituskykyä:

Kaistanleveyden mittaus

Kaistanleveyden mittaaminen on varsin tärkeä toimenpide. Se suoritetaan selvittääkseen Internet -yhteyden tarkan nopeuden. Mittaus voidaan tehdä seuraavilla vaiheilla:

• Yksinkertaisin on ladata suuri tiedosto ja lähettää se toiseen päähän. Haittana on, että mittauksen tarkkuutta on mahdotonta määrittää.
• Vaihtoehtoisesti voit käyttää speedtest.net -resurssia. Palvelun avulla voit mitata palvelimelle "johtavan" Internet -kanavan leveyden. Tämä menetelmä ei myöskään sovellu integraalimittaukseen, palvelu tarjoaa tietoja koko linjasta palvelimelle eikä tietyltä viestintäkanavalta. Lisäksi mitattavalla esineellä ei ole ulostuloa maailmanlaajuinen verkosto Internet.
• Asiakas-palvelin-apuohjelma Iperf on optimaalinen ratkaisu mittaamiseen. Sen avulla voit mitata ajan, siirretyn tiedon määrän. Toimenpiteen päätyttyä ohjelma antaa käyttäjälle raportin.

Yllä olevien menetelmien ansiosta voit erityisiä ongelmia mitata todellinen nopeus Internet -yhteydet. Jos lukemat eivät vastaa nykyisiä tarpeita, sinun on ehkä harkittava palveluntarjoajan vaihtamista.

Kaistanleveyden laskeminen

Tietoliikennelinjan kaistanleveyden löytämiseksi ja laskemiseksi on käytettävä Shannon-Hartley-teoriaa. Se sanoo: voit löytää viestintäkanavan (linjan) kaistanleveyden laskemalla mahdollisen kaistanleveyden keskinäisen suhteen sekä tietoliikenneyhteyden kaistanleveyden. Kaistanleveyden laskentakaava on seuraava:

I = Glog 2 (1 + A s / A n).

Tässä kaavassa jokaisella elementillä on oma merkityksensä:

• Minä- ilmaisee suurimman kaistanleveyden parametrin.
• G- signaalin lähetykseen tarkoitetun kaistanleveyden parametri.
• Kuten/ A n- kohinan ja signaalin suhde.

Shannon-Hartleyn lause antaa meille mahdollisuuden sanoa, että se vähenee ulkoinen melu tai signaalin voimakkuuden lisäämiseksi on parasta käyttää laajaa datakaapelia.

Signaalin lähetysmenetelmät

Nykyään on kolme pääasiallista tapaa lähettää signaali tietokoneiden välillä:

• Lähetys radioverkkojen kautta.
• Tiedonsiirto kaapelilla.
• Tiedonsiirto kuituoptisten yhteyksien kautta.

Jokaisella näistä menetelmistä on viestintäkanavien yksilöllisiä ominaisuuksia, joita käsitellään jäljempänä.

Radiokanavien kautta tapahtuvan tiedonsiirron etuja ovat: monipuolisuus, tällaisten laitteiden helppo asennus ja kokoonpano. Yleensä radiolähetintä käytetään vastaanottamiseen ja menetelmällä. Se voi olla tietokoneen modeemi tai Wi-Fi-sovitin.

Tämän lähetysmenetelmän haitat ovat epävakaita ja suhteellisen suuria alhainen nopeus, suuri riippuvuus radiotornien saatavuudesta sekä korkeat käyttökustannukset ( Mobiili internet lähes kaksi kertaa kalliimpaa kuin "paikallaan pysyvä").

Kaapelin tiedonsiirron edut ovat: luotettavuus, helppokäyttöisyys ja huolto. Tieto välitetään sähkövirta... Suhteellisesti ottaen tietyn jännitteen alainen virta siirtyy pisteestä A pisteeseen B. Ja myöhemmin se muunnetaan informaatioksi. Johdot kestävät täydellisesti äärilämpötiloja, taipumista ja mekaanista rasitusta. Haittoja ovat epävakaa nopeus sekä yhteyden heikkeneminen sateen tai ukkosmyrskyn vuoksi.

Ehkä täydellisin päällä Tämä hetki tiedonsiirtotekniikka on kuitukaapelin käyttö. Viestintäkanavaverkoston viestintäkanavien suunnittelussa käytetään miljoonia pieniä lasiputkia. Ja niiden kautta lähetetty signaali on valopulssi. Koska valon nopeus on useita kertoja suurempi kuin virran nopeus, tätä tekniikkaa saa nopeuttaa Internet -yhteyttä useita satoja kertoja.

Haittoja ovat kuituoptisten kaapeleiden hauraus. Ensinnäkin, he eivät kestä mekaanisia vaurioita: rikkoutuneet putket eivät voi lähettää valosignaalia itsensä läpi, ja äkilliset lämpötilan muutokset johtavat niiden halkeiluun. No, lisääntynyt taustasäteily tekee putkista sameita - tämän vuoksi signaali voi huonontua. Lisäksi kuitukaapelia on vaikea korjata katkoksen sattuessa, joten se on vaihdettava kokonaan.

Yllä oleva viittaa siihen, että ajan myötä viestintäkanavat ja viestintäkanavaverkot paranevat, mikä johtaa tiedonsiirtonopeuden kasvuun.

Tietoliikenneyhteyksien keskimääräinen suorituskyky

Edellä esitetystä voidaan päätellä, että viestintäkanavat ovat ominaisuuksiltaan erilaisia, mikä vaikuttaa tiedonsiirtonopeuteen. Kuten aiemmin mainittiin, viestintäkanavat voivat olla langallisia, langattomia ja perustuvat kuituoptisten kaapeleiden käyttöön. Jälkimmäinen verkottumistyyppi on tehokkain. Ja sen keskimääräinen viestintäkanavan kaistanleveys on 100 Mbps.

Mikä on vähän? Miten bittinopeus mitataan?

Bittinopeus on yhteyden nopeuden mitta. Laskettu bitteinä, pienin tiedon tallennusyksikkö sekunnissa. Se oli luontaista viestintäkanaville Internetin "varhaisen kehityksen" aikakaudella: tuolloin tekstitiedostoja välitettiin pääasiassa maailmanlaajuisessa verkossa.

Nyt perusyksikkö on 1 tavu. Se puolestaan ​​on 8 bittiä. Aloittelevat käyttäjät sitoutuvat usein törkeä virhe: sekoita kilotavut ja kilotavut. Siksi hämmennys syntyy, kun kanava, jonka kaistanleveys on 512 kbps, ei vastaa odotuksia ja antaa nopeuden vain 64 kbps. Jotta sekaannusta ei tapahdu, sinun on muistettava, että jos nopeuden ilmaisemiseen käytetään bittejä, tietue tehdään ilman lyhenteitä: bit / s, kbit / s, kbit / s tai kbps.

Internetin nopeuteen vaikuttavat tekijät

Kuten tiedätte, Internetin lopullinen nopeus riippuu viestintäkanavan kaistanleveydestä. Myös tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavat:

• Yhteysmenetelmät.

Radioaaltoja, kaapeleita ja kuitukaapelit... Näiden liitäntämenetelmien ominaisuuksia, etuja ja haittoja käsiteltiin edellä.

• Palvelimen kuormitus.

Mitä enemmän palvelin on ladattu, sitä hitaammin se vastaanottaa tai lähettää tiedostoja ja signaaleja.

• Ulkoinen häiriö.

Häiriö on voimakkainta radioaaltoyhteydessä. Tämä johtuu Kännykät, radiovastaanottimet ja muut radiovastaanottimet ja -lähettimet.

• Osavaltio verkon laitteet.

Tietenkin yhteysmenetelmät, palvelimien tila ja häiriöiden esiintyminen tärkeä rooli tarjoamisessa nopea internetyhteys... Vaikka edellä mainitut indikaattorit ovat normaaleja ja Internet on hidas, asia on piilotettu tietokoneen verkkolaitteistoon. Moderni verkkokortit pystyy tukemaan Internet -yhteyttä nopeudella 100 Mbps. Aiemmin korttien suurin kaistanleveys oli 30 ja 50 Mbps.

Kuinka lisätä Internetin nopeutta?

Kuten aiemmin mainittiin, viestintäkanavan kaistanleveys riippuu monista tekijöistä: yhteysmenetelmästä, palvelimen suorituskyvystä, kohinan ja häiriöiden esiintymisestä sekä verkkolaitteiden tilasta. Yhteyden nopeuden lisäämiseksi sisään elinolot voit korvata verkkolaitteen edistyneemmällä laitteella tai vaihtaa toiseen liitäntätapaan (radioaalloista kaapeliin tai kuituoptiseen).

Lopuksi

Yhteenvetona on sanottava, että viestintäkanavan kaistanleveys ja Internetin nopeus eivät ole sama asia. Ensimmäisen arvon laskemiseksi sinun on käytettävä Shannon-Hartleyn lakia. Hänen mukaansa kohinaa voidaan vähentää ja signaalin voimakkuutta lisätä korvaamalla lähetyskanava leveämmälle.

Internet -yhteyden nopeuden lisääminen on myös mahdollista. Mutta se suoritetaan vaihtamalla palveluntarjoajaa, muuttamalla yhteystapaa, parantamalla verkkolaitteistoa sekä suojaamalla laitteita, jotka lähettävät ja vastaanottavat tietoja häiriöitä aiheuttavista lähteistä.

Internetin nopeus on tietokoneen vastaanottama ja lähettämä tietomäärä tietyn ajanjakson aikana. Nyt tämä parametri mitataan useimmiten megatavuina sekunnissa, mutta tämä ei ole ainoa arvo, myös kilobittejä sekunnissa voidaan käyttää. Gigabitit ovat edelleen tallessa Jokapäiväinen elämä ei käytetä.

Samaan aikaan siirrettyjen tiedostojen koko mitataan yleensä tavuina, mutta aikaa ei oteta huomioon. Esimerkiksi: tavua, megatavua tai gigatavua.

Tiedoston lataamiseen verkosta kuluvan ajan laskeminen on erittäin helppoa yksinkertainen kaava... Tiedetään, että vähiten tietoa on vähän. Sitten tulee tavu, joka sisältää 8 bittiä tietoa. Siten nopeus 10 megabittiä sekunnissa (10/8 = 1,25) antaa sinun siirtää 1,25 megatavua sekunnissa. No, 100 Mbps - 12,5 megatavua (100/8), vastaavasti.

Voit myös laskea, kuinka paljon tietyn kokoisen tiedoston lataaminen Internetistä kestää. Esimerkiksi 2 Gt: n elokuva, joka on ladattu nopeudella 100 megabittiä sekunnissa, voidaan ladata 3 minuutissa. 2 Gt on 2048 megatavua, joka on jaettava 12,5: llä. Saamme 163 sekuntia, mikä on noin 3 minuuttia.
Valitettavasti kaikki eivät tunne yksiköitä, joissa on tapana mitata tietoja, joten mainitsemme pääyksiköt:

1 tavu on 8 bittiä
1 kilotavu (KB) vastaa 1024 tavua
1 megatavua (Mt) on 1024 kt
1 gigatavua (GB) vastaa 1024 megatavua
1 teratavu - 1024 Gt

Mikä vaikuttaa nopeuteen

Internetin nopeus laitteessa riippuu ensisijaisesti seuraavista:

Alkaen tariffisuunnitelma tarjoajan tarjoamia
Kanavan kaistanleveydestä. Usein palveluntarjoaja tarjoaa yleisen nopeuden tilaajille. Toisin sanoen kanava on jaettu kaikkiin, ja jos kaikki käyttäjät käyttävät verkkoa aktiivisesti, nopeus voi myös laskea.
Sivuston sijainnista ja asetuksista, jota käyttäjä käyttää. Joillakin resursseilla on rajoituksia, eivätkä ne salli tietyn kynnyksen ylittämistä lataamisen aikana. Lisäksi sivusto voi sijaita toisella mantereella, mikä vaikuttaa myös lataukseen.

Joissakin tapauksissa tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavat sekä ulkoiset että sisäiset tekijät, joiden joukossa:

Käytettävän palvelimen sijainti
Viritys ja kanavan leveys Wi-Fi-reititin jos yhteys on "ilmateitse"
Laitteessa käynnissä olevat sovellukset
Antivirukset ja palomuurit
Käyttöjärjestelmän ja tietokoneen asetukset

yleistä tietoa

Useimmissa tapauksissa verkoissa tiedot lähetetään peräkkäin. Databittejä lähetetään vuorotellen tietoliikennekanavan, kaapelin tai langattoman yhteyden kautta. Kuva 1 esittää bittisekvenssin, tietokone lähetetty tai joku muu digitaalinen piiri... Tätä datasignaalia kutsutaan usein alkuperäiseksi signaaliksi. Tiedot esitetään kahdella jännitetasolla, esimerkiksi looginen vastaa jännitettä +3 V ja looginen nolla vastaa +0,2 V. Muita tasoja voidaan myös käyttää. Palamattomassa nollassa (NRZ) koodimuodossa (kuva 1) signaali ei palaa neutraaliksi jokaisen bitin jälkeen, toisin kuin paluu nollaan (RZ) -muoto.

Bittinopeus

Tiedonsiirtonopeus R ilmaistaan ​​biteinä sekunnissa (bit / s tai bps). Nopeus on bitin keston tai bittiajan (T B) funktio (Kuva 1):

Tätä nopeutta kutsutaan myös kanavan leveydeksi ja sitä merkitään kirjaimella C. Jos bittiaika on 10 ns, tiedonsiirtonopeus määritetään

R = 1/10 × 10-9 = 100 Mbit / s

Tämä tallennetaan yleensä 100 Mt / s.

Huoltobitit

Bittinopeus viittaa yleensä todelliseen tiedonsiirtonopeuteen. Useimmissa sarjaprotokollissa data on kuitenkin vain osa monimutkaisempaa kehystä tai pakettia, joka sisältää lähdeosoitteen, kohdeosoitteen, virheentunnistus- ja koodin korjausbitit sekä muita tietoja tai ohjausbittejä. Protokollakehyksessä dataa kutsutaan hyödyllistä tietoa(hyötykuorma). Bittejä, jotka eivät ole dataa, kutsutaan yläbiteiksi. Joskus yläbittien määrä voi olla merkittävä - 20% - 50% riippuen kanavan kautta lähetettyjen hyödyllisten bittien kokonaismäärästä.

Esimerkiksi Ethernet -kehys voi hyötykuorman määrästä riippuen olla enintään 1542 tavua tai oktettia. Hyötykuorma voi olla 42–1 500 oktettia. Klo enimmäismäärä Hyödylliset oktettit ovat vain 42/1542 eli 2,7%. Niitä olisi enemmän, jos hyödyllisiä tavuja olisi vähemmän. Tämä suhde, joka tunnetaan myös nimellä protokollan tehokkuus, ilmaistaan ​​yleensä prosentteina hyödyllisen datan määrästä suurin koko runko:

Protokollan tehokkuus = hyötykuorma / kehyksen koko = 1500/1542 = 0,9727 tai 97,3%

Tyypillisesti linjan todellista nopeutta lisätään kertoimella yleiskustannusten määrästä todellisen verkon datanopeuden osoittamiseksi. Yhdessä Gigabit Ethernetissä todellinen linjanopeus on 1,25 Gb / s, kun taas tiedonsiirtonopeus on 1 Gb / s. 10 Gbit / s Ethernetissä nämä arvot ovat 10,3125 Gb / s ja 10 Gb / s. Kaistanleveyden, hyötykuorman tai tehokkaan datanopeuden kaltaisia ​​käsitteitä voidaan käyttää myös arvioimaan tiedonsiirtonopeutta verkon kautta.

Baudinopeus

Termi "baud" tulee ranskalaisen insinöörin Emile Baudot'n sukunimestä, joka keksi 5-bittisen teletyyppikoodin. Siirtonopeus tarkoittaa sitä, kuinka monta kertaa signaali tai symboli muuttuu sekunnissa. Symboli on yksi useista jännitteen, taajuuden tai vaiheen muutoksista.

NRZ -binäärimuodossa on kaksi merkkiä, joita edustavat jännitetasot, yksi kullekin 0 tai 1. Tässä tapauksessa siirtonopeus tai symbolinopeus on sama kuin bittinopeus. On kuitenkin mahdollista, että lähetysvälillä on enemmän kuin kaksi symbolia, jolloin kullekin symbolille varataan useita bittejä. Tässä tapauksessa tietoja mistä tahansa viestintäkanavasta voidaan lähettää vain modulaatiota käyttäen.

Kun lähetysväline ei pysty käsittelemään alkuperäistä signaalia, modulaatio tulee etualalle. Tietysti, se tulee O langattomat nettiyhteydet... Alkuperäisiä binäärisignaaleja ei voida lähettää suoraan, ne on siirrettävä RF -kantoaaltoon. Jotkut kaapeliprotokollat ​​käyttävät myös modulaatiota siirtonopeuden lisäämiseksi. Tätä kutsutaan "laajakaistalähetykseksi".
Yllä: kantataajuussignaali, alkuperäinen signaali

Yhdistelmämerkkejä käyttämällä voidaan lähettää useita bittejä kussakin. Jos esimerkiksi symbolinopeus on 4800 baudia ja jokainen symboli on kaksi bittiä, kokonaisnopeus on 9600 bps. Yleensä merkkien lukumäärää edustaa jonkin verran voimaa 2. Jos N on merkin bittimäärä, vaadittujen merkkien määrä on S = 2N. Joten koko baudinopeus on:

R = siirtonopeus × log 2 S = siirtonopeus × 3,32 log 1 0 S

Jos siirtonopeus on 4800 ja kaksi bittiä on varattu merkkiä kohden, merkkien määrä on 22 = 4.

Sitten bittinopeus on:

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

Yksi symboli bittiä kohden, kuten NRZ -binäärimuodossa, bittinopeudet ja siirtonopeudet ovat samat.

Monitasoinen modulaatio

Suuri bittinopeus voidaan saavuttaa monilla modulaatiomenetelmillä. Esimerkiksi varten taajuussiirtonäppäintä(FSK) Jokaisessa symbolivälissä käytetään yleensä kahta eri taajuutta edustamaan loogisia 0 ja 1. Tässä bittinopeus on yhtä suuri kuin baudinopeus. Mutta jos jokainen symboli edustaa kahta bittiä, vaaditaan neljä taajuutta (4FSK). 4FSK: ssa bittinopeus on kaksi kertaa baudinopeus.

Toinen yleinen esimerkki on vaihesiirtonäppäintä(PSK). Binaarisessa PSK: ssa jokainen merkki edustaa 0 tai 1. Binaarinen 0 edustaa 0 ° ja binaari 1 edustaa 180 °. Jos bitti on yksi merkki, bittinopeus on yhtä suuri kuin baudinopeus. Bittimäärän ja merkkien suhdetta ei kuitenkaan ole vaikea lisätä (katso taulukko 1).

Esimerkiksi kvadratuurissa PSK on kaksi bittiä symbolia kohden. Tällä rakenteella ja kahdella bitillä baudia kohti bittinopeus on kaksi kertaa baudinopeus. Kolme bittiä baudia kohti modulaatiolle annetaan 8PSK, ja kahdeksan eri vaihesiirtoa edustaa kolmea bittiä. Ja 16PSK: lla 16 vaihesiirtoa edustaa 4 bittiä.

Yksi monitasoisen modulaation ainutlaatuisista muodoista on kvadratuuri amplitudimodulaatio(QAM). QAM käyttää yhdistelmää eri tasoilla amplitudit ja vaihesiirrot. Esimerkiksi 16QAM koodaa neljä bittiä symbolia kohden. Symbolit ovat yhdistelmä eri amplituditasoja ja vaihesiirtoja.

Kantoaallon amplitudin ja vaiheen visualisoimiseksi kullekin 4-bittisen koodin arvolle käytetään kvadratuurikaaviota, jolla on myös romanttinen nimi "konstellaatio" (kuva 2). Jokainen piste vastaa tiettyä kantoaallon amplitudia ja vaihesiirtoa. V kaikki yhteensä 16 symbolia on koodattu neljällä bitillä symbolia kohden, jolloin bittinopeus on 4 kertaa baudinopeus.

Miksi useita bittejä baudia kohti?

Lähettämällä enemmän kuin yksi bitti baudia kohti, voit lähettää tietoja suuri nopeus kapeamman kanavan kautta. On muistettava, että suurin mahdollinen tiedonsiirtonopeus määräytyy lähetyskanavan kaistanleveyden mukaan.
Ottaen huomioon pahimmassa tapauksessa nollan ja ykkönen lomituksen tietovirrassa, suurin teoreettinen bittinopeus C tietylle kaistanleveydelle B olisi:

Tai kaistanleveys suurimmalla nopeudella:

Jos haluat lähettää signaalin nopeudella 1 Mb / s, tarvitset:

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

Kun käytetään monitasoista modulaatiota, jossa on useita bittejä symbolia kohti, suurin teoreettinen tiedonsiirtonopeus on:

Tässä N on merkkivälin merkkien määrä:

log 2 N = 3,32 log10N

Kaistanleveys, joka tarvitaan halutun nopeuden aikaansaamiseksi määrätylle tasolle, lasketaan seuraavasti:

Esimerkiksi kaistanleveys, joka tarvitaan 1 Mbps lähetysnopeuden saavuttamiseen kahdella bitillä symbolia ja neljää tasoa varten, voidaan määritellä seuraavasti:

log 2 N = 3,32 log 10 (4) = 2

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

Haluttujen tiedonsiirtonopeuksien saavuttamiseksi vaadittavan määrän merkkejä kiinteällä kaistanleveydellä voidaan laskea seuraavasti:

3,32 log 10 N = C / 2B

Loki 10 N = C / 2B = C / 6,64B

N = log-1 (C / 6.64B)

Edellisen esimerkin avulla määritetään symbolien määrä, joka tarvitaan 1 Mb / s: n lähettämiseen 250 kHz: n kanavalla seuraavasti:

log 10 N = C / 6,64B = 1 / 6,64 (0,25) = 0,60

N = log-1 (0,602) = 4 merkkiä

Nämä laskelmat olettavat, että kanavassa ei ole kohinaa. Kohinan huomioon ottamiseksi sinun on sovellettava Shannon-Hartley-teoriaa:

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

C - kaistanleveys kanavaa bittiä sekunnissa,
B - kanavan kaistanleveys hertseinä,
S / N-signaali-kohinasuhde.

Desimaalilogaritmimuodossa:

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

Mikä on suurin taajuus 0,25 MHz: n kanavalla 30 dB S / N? 30 dB tarkoittaa 1000. Siksi suurin nopeus on:

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

Shannon-Hartleyn lauseessa ei nimenomaisesti todeta, että tämän teoreettisen tuloksen saavuttamiseksi on käytettävä monitasoista modulaatiota. Käyttämällä edellistä menettelyä voit selvittää, kuinka monta bittiä tarvitaan merkkiä kohti:

log 10 N = C / 6,64B = 2,5 / 6,64 (0,25) = 1,5

N = log-1 (1.5) = 32 merkkiä

32 merkin käyttäminen tarkoittaa viisi bittiä merkkiä kohden (25 = 32).

Esimerkkejä Baud -nopeuden mittauksesta

Lähes kaikki nopeat yhteydet käyttää jonkinlaista laajakaistalähetystä. Wi-Fi: ssä ortogonaaliset taajuusjakoiset multipleksointimodulaatiot (OFDM) käyttävät QPSK-, 16QAM- ja 64QAM-modulaatioita.

Sama pätee WiMAXiin ja tekniikkaan matkapuhelinviestintä Pitkän aikavälin kehitys (LTE) 4G. Analogisen ja digitaalinen televisio kaapeli-tv-järjestelmissä ja nopea Internet-yhteys perustuu 16QAM ja 64QAM, kun taas satelliittiviestintä käytä QPSK: ta ja eri versioita QAM.

Modulaatiostandardit on äskettäin hyväksytty yleisen turvallisuuden maanpäällisille matkaviestinjärjestelmille puhetiedot ja tiedot 4FSK: n avulla. Tämä kaistanleveyden kapeneva tekniikka on suunniteltu vähentämään kaistanleveyttä 25 kHz kanavaa kohti 12,5 kHz: iin ja lopulta 6,25 kHz: iin. Tämän seurauksena sama spektriala on mahdollista sijoittaa lisää kanavia muille radioasemille.

Teräväpiirtotelevisio Yhdysvalloissa käyttää modulaatiotekniikkaa, jota kutsutaan kahdeksan tason vestigiaaliseksi sivukaistaksi tai 8VSB: ksi. Tämä menetelmä varaa kolme bittiä symbolia kohden 8 amplituditasolla, jolloin voidaan lähettää 10 800 symbolia sekunnissa. 3 bittiä merkkiä kohden täysi nopeus on 3 × 10 800 000 = 32,4 Mt / s. Yhdistettynä VSB -menetelmään, joka lähettää vain yhden täydellisen sivuraita taajuuksia ja joitakin muita teräväpiirtoisia video- ja äänitietoja voidaan siirtää televisiokanava 6 MHz leveä.