Symbool voor gegevensoverdrachtsnelheid. Wat is internetsnelheid? Methoden voor signaaloverdracht

In het geval van de snelheid van informatieoverdracht zijn deze “ mooie cijfers' zijn verwarrend. Natuurlijk is de situatie hier nog steeds anders - dit is verwarring tussen de standaard (waar de snelheid wordt genoemd op basis van wat deze is op linkniveau) en de realiteit, maar de betekenis is zeer vergelijkbaar: het nummer op de sticker komt niet overeen op wat u met uw ogen ziet als u de computer aanzet. Laten we proberen deze verwarring op te lossen.

Er zijn twee soorten verbindingen: via kabel en door de lucht, draadloos.

Aansluiting via kabel.

In dit geval zijn er minder problemen met cijfers. Verbinding vindt plaats met snelheden van 10, 100 of 1000 megabit (1 gigabit) per seconde. Dit is niet de “internetsnelheid”, niet de snelheid waarmee pagina’s worden geopend of bestanden worden gedownload. Dit is alleen de snelheid tussen de twee punten die zo’n kabel met elkaar verbindt. Vanaf uw computer kan de kabel naar de router (modem), naar een andere computer of naar de ingang van de apparatuur van de provider gaan, maar deze snelheid geeft in ieder geval alleen aan dat de verbinding tussen deze twee punten met de opgegeven snelheid tot stand is gekomen.

De gegevensoverdrachtsnelheid wordt niet alleen beperkt door het type kabel, maar ook behoorlijk sterk door de snelheid van uw computer harde schijf. Op een gigabitverbinding zal de snelheid van de bestandsoverdracht hiertoe beperkt zijn, en het behalen van echte 120 megabytes per seconde is slechts in sommige gevallen mogelijk.

De verbindingssnelheid wordt automatisch geselecteerd, afhankelijk van hoe uw aangesloten apparaten het eens zijn over de langzaamste. Als je een gigabit hebt LAN-kaart(en nu zitten de meeste ervan in computers), en aan de andere kant is er 100 megabit-apparatuur, dan wordt de verbindingssnelheid ingesteld op 100 mbit. Het is niet nodig om extra snelheidsinstellingen te maken als dit wel nodig is; dit is een indicatie dat er een probleem is met de kabel, of met de apparatuur bij u thuis of aan de andere kant, en dus ook aan de andere kant. maximum snelheid wordt niet automatisch ingesteld.

Draadloze verbinding.

Maar bij dit soort verbindingen zijn er veel meer problemen en verwarring. Het punt is dat wanneer draadloze verbinding De gegevensoverdrachtsnelheid is ongeveer twee keer minder dan de standaardwaarde. Hoe het eruit ziet in echte gegevens - kijk naar de tabel.

Zoals u kunt zien, is alles erg triest en lelijk, en de geroemde ‘N’ komt niet in de buurt van de cijfers die we graag zouden willen zien. Bovendien wordt deze snelheid onder voorwaarden gewaarborgd omgeving, bijna ideaal: geen interferentie, geen muren met metaal tussen de router en de computer (direct zicht is beter), en hoe korter de afstand, hoe beter. In een karakteristiek driekamerappartement in een gebouw van gewapend beton draadloos punt toegangscontrole geïnstalleerd in het verste deel van het appartement kan bijna onmerkbaar zijn vanaf het tegenovergestelde deel. Standaard “N” biedt beste dekking, en dit voordeel is voor mij persoonlijk belangrijker dan snelheid; en hoogwaardige dekking heeft een goed effect op de snelheid: waar de gegevensoverdrachtsnelheid bij gebruik van apparatuur met "G" gelijk is aan 1 megabit, kan alleen het gebruik van "N" deze meerdere keren verhogen. Het is echter helemaal geen feit dat dit altijd het geval zal zijn; het is een kwestie van bereik; in sommige gevallen levert een dergelijke overstap geen resultaat op.

De snelheid wordt ook beïnvloed door de prestaties van het apparaat dat internet distribueert (router, toegangspunt). actief gebruik torrents kan de snelheid van gegevensoverdracht via de router bijvoorbeeld aanzienlijk dalen - de processor kan de gegevensstroom eenvoudigweg niet aan.

Het geselecteerde coderingstype heeft ook invloed op de snelheid. Uit de naam zelf blijkt duidelijk dat “encryptie” de verwerking van gegevens is om deze te coderen. Kan worden gebruikt verschillende methoden encryptie, en dus de verschillende prestaties van het apparaat dat deze codering/decodering uitvoert. Daarom wordt aanbevolen om het coderingstype in te stellen op WPA2 in de draadloze netwerkinstellingen - dit is het snelste en veiligste op internet. dit moment encryptie type. Volgens de standaard staat geen enkel ander type codering toe dat “N” wordt opgenomen in “ volle kracht”, maar sommige Chinese routers spugen op standaarden.

Nog een ding. Om alle voordelen van de N-standaard te kunnen benutten (vooral voor apparatuur die MIMO ondersteunt), moet het access point in de “N Only”-modus staan.

Als u “G+N Mixed” (elke “gemengde” modus) hebt geselecteerd, is de kans groot dat uw apparaten niet op maximale snelheid zullen proberen te communiceren. Dit is een vergoeding voor standaardcompatibiliteit. Als uw apparaten “N” ondersteunen, vergeet dan de andere modi - waarom zou u de aangeboden voordelen verliezen? Als u zowel G- als N-apparatuur tegelijkertijd op hetzelfde netwerk gebruikt, raakt u deze kwijt. Er zijn echter routers die twee zenders hebben en waarmee u met twee verschillende kunt werken frequentiebereiken tegelijkertijd, maar dit is vrij zeldzaam en hun prijs is veel hoger ( voorbeeld - Asus RT-N56U).

Andere verbindingstypen.

Naast de beschreven verbindingen zijn er uiteraard nog andere soorten verbindingen. Verouderde optie – verbinding via coaxiale kabel, een ongebruikelijke aansluitmogelijkheid via het elektriciteitsnet van het gebouw, veel aansluitmogelijkheden via netwerken mobiele communicatie- 3G, nieuwe LTE, relatief impopulaire WiMAX. Elk van deze verbindingstypen heeft snelheidskenmerken, en elk van hen werkt met het concept van “snelheid VOOR”. Je wordt niet misleid (nou ja, formeel worden ze niet misleid), maar het is logisch om aandacht te besteden aan deze cijfers en te begrijpen wat ze werkelijk betekenen.

Eenheden.

Er ontstaat verwarring veroorzaakt door het onjuiste gebruik van meeteenheden. Dit is waarschijnlijk een onderwerp voor een ander artikel (over netwerken en verbindingen, dat ik binnenkort zal schrijven), maar toch zal het hier (beknopt) passend zijn.

IN computer wereld geaccepteerd binair systeem Afrekening. Kleinste eenheid metingen-bit. De volgende is een byte.

Oplopend:

1 byte = 8 bits

1024 bits = 1 kilobit (kb)

8 kilobit = 1 kilobyte (KB)

128 kilobyte = 1 megabit (mb)

8 megabit = 1 megabyte (MB)

1024 kilobyte = 1 megabyte (MB)

128 megabyte = 1 gigabit (gb)

8 gigabit = 1 gigabyte (GB)

1024 megabyte = 1 gigabyte (GB)

Alles lijkt duidelijk. Maar! Opeens blijkt dat ook hier sprake is van verwarring. Dit is wat Wikipedia zegt:

Bij het aanwijzen van de snelheden van telecommunicatieverbindingen komt bijvoorbeeld 100 Mbit/s in de 100BASE-TX-standaard (“koper” Fast Ethernet) overeen met een transmissiesnelheid van precies 100.000.000 bit/s, en 10 Gbit/s in de 10GBASE-X (Ten Gigabit Ethernet) standaard — 10.000.000.000 bps.

Wie te geloven? Bepaal zelf wat voor u handiger is, lees dezelfde Wikipedia. Feit is dat wat op Wikipedia staat niet de ultieme waarheid is, het is door mensen geschreven (in feite kan iedereen daar iets schrijven). Maar in leerboeken (in het bijzonder in het leerboek “ Computer netwerken” van Olifer V.G., Olifer N.A.) – de berekening is normaal, binair, en in 100 megabits zijn er 12,5 megabytes, en precies 12 megabytes zul je zien als je een bestand downloadt via een lokaal netwerk van 100 megabit, in vrijwel elk programma.

Diverse programma's snelheid anders weergeven - sommige in kilobytes, sommige in kilobits. Formeel, als we het over *bytes hebben, zet dan hoofdletter, ongeveer *bits-small (aanduiding KB (KB, soms kB of kB, of KB)) - betekent "kilobyte", kb (kb of kbit) - "kilobit", enz.), maar dit is geen vaste ijzeren regel .

- Waarom heb je nubuck nodig in Reshety?
- Om onbeperkt gebruik te maken van de Bluetooth-mogelijkheden en te communiceren met andere abonnees in de hele Russische regio via Wi-Fi!
(C) Ural-knoedels

Eerst werkgroep IEEE 802.11 werd aangekondigd in 1990 en wordt al 25 jaar voortdurend ontwikkeld. draadloze standaarden. De belangrijkste trend is de constante stijging van de gegevensoverdrachtsnelheden. In dit artikel zal ik proberen het pad van de technologische ontwikkeling te volgen en te laten zien hoe de productiviteitsstijging werd verzekerd en wat we in de nabije toekomst kunnen verwachten. Er wordt van uitgegaan dat de lezer bekend is met de basisprincipes draadloze communicatie: soorten modulatie, modulatiediepte, spectrumbreedte, etc. en kent de basisprincipes Wifi werk netwerken. In feite zijn er niet veel manieren om de doorvoer van een communicatiesysteem te vergroten, en de meeste daarvan zijn geïmplementeerd in verschillende stadia van het verbeteren van de 802.11-groepsstandaarden.

De normen die definiëren fysieke laag, van de onderling compatibele a/b/g/n/ac-lijn. 802.11af-standaarden (Wi-Fi op frequenties terrestrische televisie), 802.11ah (Wi-Fi in het 0,9 MHz-bereik, ontworpen om het IoT-concept te implementeren) en 802.11ad (Wi-Fi voor snelle communicatie randapparatuur zoals monitoren en externe schijven) zijn onverenigbaar met elkaar, hebben verschillende toepassingsgebieden en zijn niet geschikt voor het analyseren van de evolutie van datatransmissietechnologieën over een lange tijdsinterval. Bovendien worden standaarden die beveiligingsstandaarden (802.11i), QoS (802.11e), roaming (802.11r), enz. definiëren, niet in aanmerking genomen, omdat deze slechts indirect de gegevensoverdrachtsnelheid beïnvloeden. Hier en hieronder hebben we het over het kanaal, de zogenaamde brutosnelheid, die uiteraard groter is dan de werkelijke gegevensoverdrachtsnelheid vanwege grote hoeveelheid servicepakketten in radioverkeer.

De eerste draadloze standaard was 802.11 (geen letter). Het voorzag in twee soorten transmissiemedia: radiofrequentie 2,4 GHz en infraroodbereik 850-950 nm. IR-apparaten waren niet wijdverspreid en werden in de toekomst niet ontwikkeld. In de 2,4 GHz-band zijn twee methoden voor de spreiding van het spectrum beschikbaar (spectrumspreiding is een integrale procedure in de 2,4 GHz-band). moderne systemen communicatie): spread-spectrummethode stap verandering frequentie (FHSS) en directe sequentiemethode (DSSS). In het eerste geval gebruiken alle netwerken dezelfde frequentieband, maar met verschillende herschikkingsalgoritmen. In het tweede geval verschijnen er al frequentiekanalen van 2412 MHz tot 2472 MHz met een stap van 5 MHz, die tot op de dag van vandaag bewaard zijn gebleven. Als spreidingsreeks wordt de Barker-reeks met een lengte van 11 chips gebruikt. In dit geval varieerde de maximale gegevensoverdrachtsnelheid van 1 tot 2 Mbit/s. Op dat moment, zelfs rekening houdend met het feit dat het meest ideale omstandigheden bruikbare snelheid de gegevensoverdracht via Wi-Fi bedraagt ​​niet meer dan 50% van het kanaal, dergelijke snelheden leken erg aantrekkelijk in vergelijking met de snelheden van modemtoegang tot internet.

Om het signaal in 802.11 uit te zenden werd gebruik gemaakt van 2- en 4-positie-keying, wat ervoor zorgde dat het systeem ook in de omgeving werkte. ongunstige omstandigheden signaal/ruis en er waren geen complexe zendontvangermodules nodig.
Bijvoorbeeld om te implementeren informatie snelheid 2 Mbit/s elk verzonden teken wordt vervangen door een reeks van 11 tekens.

De chipsnelheid bedraagt ​​dus 22 Mbit/s. Tijdens één transmissiecyclus worden 2 bits verzonden (4 signaalniveaus). De keying rate bedraagt ​​dus 11 baud en de hoofdlob van het spectrum beslaat 22 MHz, een waarde die in relatie tot 802.11 vaak de kanaalbreedte wordt genoemd (in feite is het signaalspectrum oneindig).

Bovendien is volgens het Nyquist-criterium (het aantal onafhankelijke pulsen per tijdseenheid beperkt tot tweemaal de maximale kanaaltransmissiefrequentie) een bandbreedte van 5,5 MHz voldoende voor het verzenden van een dergelijk signaal. In theorie zouden 802.11-apparaten naar tevredenheid moeten werken op kanalen die 10 MHz uit elkaar liggen (in tegenstelling tot latere implementaties van de standaard, die uitzending vereisen op frequenties die minstens 20 MHz uit elkaar liggen).

Al snel werden snelheden van 1-2 Mbit/s onvoldoende en werd 802.11 vervangen door de 802.11b-standaard, waarbij de dataoverdrachtsnelheid werd verhoogd naar 5,5, 11 en 22 (optioneel) Mbit/s. De snelheidsverhoging werd bereikt door de redundantie te verminderen geluidswerende codering van 1/11 tot ½ en zelfs 2/3 door de introductie van blok- (CCK) en ultra-precieze (PBCC) codes. Bovendien is het maximale aantal modulatietrappen verhoogd naar 8 per verzonden symbool (3 bits per 1 baud). De kanaalbreedte en gebruikte frequenties zijn niet veranderd. Maar met de afnemende redundantie en de toenemende modulatiediepte namen de eisen aan de signaal-ruisverhouding onvermijdelijk toe. Omdat het vergroten van het vermogen van apparaten onmogelijk is (vanwege energiebesparingen van mobiele apparaten en wettelijke beperkingen), manifesteerde deze beperking zich in een lichte verkleining van het servicegebied bij nieuwe snelheden. Het servicegebied bij bestaande snelheden van 1-2 Mbit/s is niet veranderd. Van de spectrumuitbreidingsmethode sprongetje maken frequentie, werd besloten deze volledig achterwege te laten. Het werd niet meer gebruikt in de Wi-Fi-familie.

De volgende stap in het verhogen van de snelheid naar 54 Mbps werd geïmplementeerd in de 802.11a-standaard ( deze standaard begon eerder te worden ontwikkeld dan de 802.11b-standaard, maar Uiteindelijke versie werd later vrijgelaten). De snelheidsverhoging werd voornamelijk bereikt door de modulatiediepte te vergroten naar 64 niveaus per symbool (6 bits per 1 baud). Bovendien werd het RF-gedeelte radicaal herzien: het directe sequentie gespreide spectrum werd vervangen door het gespreide spectrum door het seriële signaal te verdelen in parallelle orthogonale subdraaggolven (OFDM). Het gebruik van parallelle transmissie op 48 subkanalen maakte het mogelijk om intersymboolinterferentie te verminderen door de duur van individuele symbolen te vergroten. De datatransmissie vond plaats in de 5 GHz-band. In dit geval is de breedte van één kanaal 20 MHz.

In tegenstelling tot de 802.11- en 802.11b-standaarden kan zelfs een gedeeltelijke overlap van deze band tot transmissiefouten leiden. Gelukkig is de afstand tussen de kanalen in het 5 GHz-bereik dezelfde 20 MHz.

De 802.11g-standaard was geen doorbraak op het gebied van gegevensoverdrachtsnelheid. In feite werd deze standaard een compilatie van 802.11a en 802.11b in het 2,4 GHz-bereik: hij ondersteunde de snelheden van beide standaarden.

Deze technologie vereist echter Hoge kwaliteit productie van radioonderdelen van apparaten. Bovendien zijn deze snelheden in principe niet haalbaar op mobiele terminals(de belangrijkste doelgroep van de Wi-Fi-standaard): de aanwezigheid van 4 antennes op voldoende afstand kan niet worden geïmplementeerd in kleine apparaten, zowel vanwege ruimtegebrek als vanwege het gebrek aan energie die voldoende is voor 4 transceivers.

In de meeste gevallen is een snelheid van 600 Mbit/s niets meer dan een marketingtruc en in de praktijk niet haalbaar, aangezien deze in feite alleen kan worden bereikt tussen vaste toegangspunten die in dezelfde ruimte zijn geïnstalleerd met goede waarde signaal/ruis

De volgende stap in transmissiesnelheid werd bereikt door de 802.11ac-standaard: de maximale snelheid die de standaard biedt bedraagt ​​6,93 Gbps, maar in feite is deze snelheid nog op geen enkel apparaat op de markt bereikt. De snelheidsverhoging wordt bereikt door de bandbreedte te vergroten naar 80 en zelfs 160 MHz. Deze bandbreedte kan niet worden geleverd in de 2,4 GHz-band, dus 802.11ac werkt alleen in de 5 GHz-band. Een andere factor bij het verhogen van de snelheid is het vergroten van de modulatiediepte tot 256 niveaus per symbool (8 bits per 1 baud). Helaas kan een dergelijke modulatiediepte alleen dicht bij het punt worden verkregen vanwege de toegenomen eisen aan de signaal-ruisverhouding. Deze verbeteringen maakten het mogelijk een snelheidsverhoging te realiseren naar 867 Mbit/s. De rest van de stijging komt van de eerder genoemde 8x8:8 MIMO-streams. 867x8=6,93 Gbit/s. MIMO-technologie is verbeterd: voor het eerst in Wi-Fi-standaard informatie op één netwerk kan tegelijkertijd naar twee abonnees worden verzonden met behulp van verschillende ruimtelijke stromen.

In een meer visuele vorm staan ​​de resultaten in de tabel:

De tabel bevat de belangrijkste manieren om de doorvoer te verhogen: “-” - de methode is niet van toepassing, “+” - de snelheid is verhoogd vanwege deze factor, “=” - deze factor bleef onveranderd.

De middelen om de redundantie te verminderen zijn al uitgeput: de maximale ruisbestendige codesnelheid van 5/6 werd bereikt in de 802.11a-standaard en is sindsdien niet meer toegenomen. Het vergroten van de modulatiediepte is theoretisch mogelijk, maar de volgende stap is 1024QAM, wat zeer veeleisend is voor de signaal-ruisverhouding, waardoor het bereik van het access point bij hoge snelheden extreem zal worden verkleind. Tegelijkertijd zullen de eisen aan de hardware van transceivers toenemen. Het verkleinen van het intersymboolbewakingsinterval is ook waarschijnlijk geen richting voor het verbeteren van de snelheid; het verkleinen ervan dreigt het aantal fouten veroorzaakt door intersymboolinterferentie te vergroten. Het vergroten van de kanaalbandbreedte boven 160 MHz is ook nauwelijks mogelijk, aangezien de mogelijkheden voor het organiseren van niet-overlappende cellen ernstig beperkt zullen zijn. Een toename van het aantal MIMO-kanalen lijkt nog minder realistisch: zelfs 2 kanalen zijn een probleem voor mobiele apparaten (vanwege het stroomverbruik en de grootte).

Van de genoemde methoden voor het verhogen van de transmissiesnelheid de meeste als prijs voor het gebruik ervan neemt het bruikbare dekkingsgebied weg: de golfcapaciteit neemt af (overgang van 2,4 naar 5 GHz) en de vereisten voor de signaal-ruisverhouding nemen toe (toenemende modulatiediepte, toenemende codesnelheid) . Daarom streven Wi-Fi-netwerken er tijdens hun ontwikkeling voortdurend naar om het gebied dat door één punt wordt bediend te verkleinen ten gunste van de snelheid van de gegevensoverdracht.

Beschikbare verbeterpunten kunnen worden gebruikt: dynamische distributie van OFDM-subdraaggolven tussen abonnees in brede kanalen, verbetering van het mediumtoegangsalgoritme gericht op het verminderen van serviceverkeer en het gebruik vanen.

Om het bovenstaande samen te vatten, zal ik proberen de ontwikkelingstrends van Wi-Fi-netwerken te voorspellen: dat is onwaarschijnlijk volgende normen het zal mogelijk zijn om de gegevensoverdrachtsnelheid serieus te verhogen (ik denk niet meer dan 2-3 keer) als er geen kwalitatieve sprong in zit draadloze technologieën: bijna alle mogelijkheden voor kwantitatieve groei zijn uitgeput. Het zal alleen mogelijk zijn om aan de groeiende behoeften van gebruikers aan datatransmissie te voldoen door de dekkingsdichtheid te vergroten (het bereik van punten te verkleinen als gevolg van vermogensregeling) en door de bestaande bandbreedte rationeler tussen abonnees te verdelen.

Over het algemeen lijkt de neiging om servicegebieden te verkleinen de belangrijkste trend in de moderne tijd draadloze communicatie. Sommige deskundigen zijn van mening dat de LTE-standaard het hoogtepunt van zijn capaciteit heeft bereikt en zich niet verder zal kunnen ontwikkelen om fundamentele redenen die verband houden met de beperkte frequentiebronnen. Daarom in het Westen mobiele netwerken Offload-technologieën ontwikkelen zich: bij elke gelegenheid maakt de telefoon verbinding met wifi van dezelfde operator. Dit wordt een van de belangrijkste manieren genoemd om mobiel internet te redden. Dienovereenkomstig, de rol Wi-Fi-netwerken Met de ontwikkeling van 4G-netwerken neemt dit niet alleen niet af, maar neemt het zelfs toe. Dat brengt steeds meer snelle uitdagingen voor de technologie met zich mee.

Iedereen heeft meer dan eens gehoord over mobiele communicatienetwerken van de tweede, derde en vierde generatie. Sommigen hebben misschien al gelezen over de netwerken van de toekomst: de vijfde generatie. Maar de vragen - wat betekent G, E, 3G, H, 3G+, 4G of LTE op een smartphonescherm en wat is sneller? Veel mensen maken zich daar nog steeds zorgen over. Wij zullen ze beantwoorden.

Deze iconen geven aan welk type verbinding uw smartphone, tablet of modem heeft met het mobiele netwerk.

1. G(GPRS - General Packet Radio Services): de langzaamste en lang verouderde optie voor het verbinden van pakketgegevens. Eerste standaard mobiel internet, gemaakt door toevoeging van GSM (na een CSD-verbinding tot 9,6 kbit/s). De maximale snelheid van het GPRS-kanaal is 171,2 kbit/s. Tegelijkertijd is de echte in de regel een orde van grootte lager en is het internet hier in principe niet altijd functioneel.

2. E(EDGE of EGPRS - Enhanced Data Rates for GSM Evolution): snellere add-on via 2G en 2,5G. Digitale datatransmissietechnologie. De EDGE-snelheid is ongeveer 3 keer hoger dan GPRS: tot 474,6 kbit/s. Het behoort echter ook tot de tweede generatie draadloze communicatie en is al verouderd. De werkelijke snelheid van EDGE ligt doorgaans rond de 150-200 kbit/s en is rechtstreeks afhankelijk van de locatie van de abonnee, dat wil zeggen de belasting van het basisstation in een bepaald gebied.

3. 3 G(Derde generatie - derde generatie). Hier is niet alleen datatransmissie, maar ook “spraak” via het netwerk mogelijk. De kwaliteit van de spraakoverdracht in 3G-netwerken (als beide gesprekspartners binnen bereik zijn) kan een orde van grootte hoger zijn dan in 2G (GSM). De internetsnelheid in 3G is ook veel hoger, en de kwaliteit ervan is in de regel al voldoende om comfortabel aan te werken mobiele toestellen en zelfs desktop computers via USB-modems. Tegelijkertijd kan de gegevensoverdrachtsnelheid worden beïnvloed door uw huidige positie, incl. of u zich nu op één plaats bevindt of zich verplaatst in transport:

• Wanneer u niet beweegt: doorgaans tot 2 Mbps
• Bewegen met snelheden tot 3 km/u: tot 384 kbit/s
• Bewegen met een snelheid tot 120 km/u: tot 144 kbit/s.

4. 3,5 G, 3G+,H,H+(HSPDA - High-Speed ​​Downlink Packet Access): de volgende high-speed packet data-add-on ligt al boven 3G. IN in dit geval De gegevensoverdrachtsnelheid ligt zeer dicht bij 4G en in H-modus tot 42 Mbit/s. IN echte leven mobiel internet in deze modus gemiddeld Werkt voor mobiele operators bij snelheden van 3-12 Mbit/s (soms hoger). Voor degenen die het niet weten: dit is erg snel en voldoende om online video's in een niet al te hoge kwaliteit (resolutie) te bekijken of zware bestanden te downloaden met een stabiele verbinding.

Ook in 3G verscheen een videogesprekfunctie:

5. 4G, LTE(Evolutie op lange termijn - ontwikkeling op lange termijn, vierde generatie mobiel internet). Deze technologie alleen gebruikt voor datatransmissie (niet voor “spraak”). De maximale downloadsnelheid bedraagt ​​hier maximaal 326 Mbit/s, upload - 172,8 Mbit/s. De werkelijke waarden zijn wederom een ​​orde van grootte lager dan aangegeven, maar bedragen nog steeds tientallen megabits per seconde (in de praktijk zijn ze vaak vergelijkbaar met modus H; in drukke omstandigheden in Moskou meestal 10-50 Mbit/s ). Tegelijkertijd maken snellere PING en de technologie zelf 4G de meest geprefereerde standaard voor mobiel internet in modems. Smartphones en tablets op 4G (LTE)-netwerken houden hun batterijlading langer vast dan op 3G.

6. LTE-A(LTE Advanced - LTE-upgrade). De maximale gegevensoverdrachtsnelheid bedraagt ​​hier maximaal 1 Gbit/s. In werkelijkheid kan het internet werken met snelheden tot 300 Mbit/s (vijf keer sneller dan reguliere LTE).

7. Volte(Voice over LTE - voice over LTE, als aanvullende technologieontwikkeling): transmissietechnologie spraakoproepen Door LTE-netwerken gebaseerd op IP Multimedia Subsystem (IMS). De verbindingssnelheid is tot 5 keer sneller vergeleken met 2G/3G, en de kwaliteit van het gesprek zelf en de spraakoverdracht is zelfs nog hoger en schoner.

8. 5 G(vijfde generatie mobiele communicatie gebaseerd op IMT-2020). De standaard van de toekomst bevindt zich nog in de ontwikkelings- en testfase. Er wordt beloofd dat de gegevensoverdrachtsnelheid in de commerciële versie van de netwerken tot 30 keer hoger zal zijn dan die van LTE: maximale gegevensoverdracht kan worden uitgevoerd tot 10 Gbit/s.

Uiteraard kunt u elk van de bovenstaande technologieën gebruiken als uw apparatuur dit ondersteunt. Ook hangt de werking ervan af van de mogelijkheden van de mobiele operator zelf op een specifieke locatie van de abonnee en zijn tariefplan.

Volume tekstbestand

Coderen van informatie op een pc is dat elk personage een uniek karakter krijgt toegewezen binaire code. Zo onderscheidt een persoon karakters aan de hand van hun contouren, en een computer aan de hand van hun codes.

KOI-8: 1 karakter - 1 byte = 8 bits

UNICODE: 1 teken - 2 bytes = 16 bits

TAAK 1. Ervan uitgaande dat elk teken als één byte is gecodeerd, maakt u een schatting informatievolume berichten:

OPLOSSING: Wij tellen het aantal tekens in het bericht, waarbij we rekening houden met spaties en leestekens. We krijgen N =35. Omdat Omdat één teken in 1 byte is gecodeerd, neemt het hele bericht 35 bytes in beslag in het computergeheugen.

TAAK 2. Schatting informatievolume berichten in Unicode: Je kunt niet zonder moeite een vis uit een vijver trekken!

OPLOSSING: Het aantal tekens in het bericht is 35. Omdat. V UnicodeOmdat één teken in 2 bytes is gecodeerd, neemt het gehele bericht 70 bytes in beslag in het computergeheugen.

TAAK 3. Definiëren informatievolume een boek (in MB), opgesteld op een computer, bestaande uit 150 pagina's (elke pagina bevat 40 regels, 60 tekens per regel).

OPLOSSING:

1) Tel het aantal karakters in het boek 40 * 60 * 150 = 360 000

2) Het informatievolume van het boek zal 360.000 * 1 zijn byte = 360 bytes

3) Laten we 360.000 bytes / 1024 = 351,5625 KB omzetten in bepaalde eenheden/ 1024 = 0,34332275MB

De zinslengte bedraagt ​​ongeveer 40 tekens. Onderzoekermaar het volume ervan kan bij benadering worden geschat op 40 x 2 = 80 bytes. Een dergelijk antwoord bestaat niet, laten we proberen het resultaat naar bi te converterenjij: 80 bytes x 8 = 640 bits. De dichtstbijzijnde waarde van de vorigevals - 592 bits. Merk op dat het verschil tussen 640 en 592 is slechts 48/16 = 3 tekens in een bepaalde codering en de bijbehorendekan als onbelangrijk worden beschouwd in vergelijking met de lengte van de snaar.

Z Opmerking: Door de tekens in een string te tellen, kunnen we verifiëren dat er precies 37 tekens zijn (inclusief punten en spaties), dus de schatting van 592 bits = 74 bytes, wat overeenkomt met precies 37 tekens in een dubbelbyte-codering, is nauwkeurig .

Alfabet- Dit reeks brieven, leestekens, cijfers, spatie, enz.

Het totale aantal tekens in het alfabet wordt genoemd kracht van het alfabet

TAAK 4. De twee teksten bevatten hetzelfde aantal tekens. De eerste tekst is geschreven in een alfabet van 16 tekens. De tweede tekst in het alfabet met een capaciteit van 256 tekens. Hoeveel keer meer informatie staat er in de tweede tekst dan in de eerste?

OPLOSSING: Als de eerste tekst is samengesteld in een alfabet met een capaciteit (K) van 16 tekens, dan kan de hoeveelheid informatie die 1 teken (1) in deze tekst draagt, worden bepaald uit de verhouding: N = 2", dus uit 16 = 2" krijgen we 1 = 4 vleermuis. De capaciteit van het tweede alfabet is 256 tekens, van 256 = 2" krijgen we 1 = 8 bits. Omdat beide teksten hetzelfde aantal tekens bevatten, is de hoeveelheid informatie in de tweede tekst 2 keer groter dan in de eerste.

Snelheid van informatieoverdracht

De snelheid van datatransmissie via communicatiekanalen wordt beperkt door de kanaalcapaciteit. De doorvoersnelheid van het communicatiekanaal verandert, evenals de gegevensoverdrachtsnelheid in bits/sec (of een veelvoud van deze waarde Kbit/s, Mbit/s, byte/s, KB/s, MB/s).
Gebruik de formule om de hoeveelheid informatie V te berekenen die via een communicatiekanaal met bandbreedte a in tijd t wordt verzonden:

V = een * t

TAAK 1. Via ADSL - verbinding werd een bestand van 1000 KB in 32 s overgedragen. Hoeveel seconden duurt het om een ​​bestand van 625 KB over te zetten.

OPLOSSING:Laten we de ADSL-verbindingssnelheid vinden: 1000 KB / 32 s. = 8000 Kbps / 32 sec. = 250 Kbps.
Laten we de tijd vinden om een ​​bestand van 625 KB over te dragen: 625 KB / 250 Kbit/s = 5000 KB / 250 KB/s. = 20 seconden.

Bij het oplossen van problemen bij het bepalen van de snelheid en tijd van gegevensoverdracht ontstaan ​​er problemen grote getallen(bijvoorbeeld 3 Mb/s = 25.165.824 bps), dus het is gemakkelijker om met machten van twee te werken (bijvoorbeeld 3 Mb/s = 3 * 2 10 * 2 10 * 2 3 = 3 * 2 23 bits/s).

TAAK 2 . De gegevensoverdrachtsnelheid via ADSL-verbinding bedraagt ​​512.000 bps. De bestandsoverdracht via deze verbinding duurde 1 minuut. Bepaal de bestandsgrootte in kilobytes.

OPLOSSING: Bestandsoverdrachttijd: 1 min = 60 s = 4 * 15 s = 2 2 * 15 s
Bestandsoverdrachtsnelheid: 512.000 bps = 512 * 1000 bps = 2 9 * 125 * 8 bps (1 byte = 8 bits)

2 9 * 125 bytes/s = 2 9 * 125 bps / 2 10 = 125 / 2 Kb/s

Om de bestandsgrootte te vinden, moet u de overdrachtstijd vermenigvuldigen met de overdrachtsnelheid:

(2 2 * 15 s) * 125 / 2 KB/s = 2 * 15 * 125 KB = 3750 KB

algemene informatie

In de meeste gevallen wordt informatie opeenvolgend in netwerken verzonden. Databits worden één voor één verzonden via een communicatiekanaal, kabel of draadloos. Figuur 1 toont de reeks bits, verzonden per computer of een ander digitaal circuit. Dit datasignaal wordt vaak het originele signaal genoemd. De gegevens worden weergegeven door twee spanningsniveaus, een logische komt overeen met een spanning van +3 V en een logische nul - +0,2 V. Andere niveaus kunnen worden gebruikt. In het niet-return-to-zero (NRZ)-codeformaat (Figuur 1) keert het signaal niet na elke bit terug naar de neutrale positie, in tegenstelling tot het return-to-zero (RZ)-formaat.

Bitsnelheid

De datasnelheid R wordt uitgedrukt in bits per seconde (bps of bps). De snelheid is een functie van de bitlevensduur of bittijd (TB) (Figuur 1):

Deze snelheid wordt ook wel de kanaalbreedte genoemd en wordt aangegeven met de letter C. Als de bittijd 10 ns is, wordt de gegevensoverdrachtsnelheid gedefinieerd als

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 miljoen bps

Dit wordt meestal geschreven als 100 MB/s.

Service bits

Bitrate karakteriseert in de regel de werkelijke gegevensoverdrachtsnelheid. In de meeste seriële protocollen zijn de gegevens echter slechts een deel van een complexer frame of pakket dat bronadres, bestemmingsadres, foutdetectie en codecorrectiebits omvat, evenals andere informatie- of besturingsbits. In een protocolframe worden de gegevens opgeroepen bruikbare informatie(lading). Bits die geen gegevens zijn, worden overhead genoemd. Soms kan het aantal overheadbits aanzienlijk zijn: van 20% tot 50%, afhankelijk van het totale aantal nuttige bits dat via het kanaal wordt verzonden.

Een Ethernet-protocolframe kan bijvoorbeeld, afhankelijk van de hoeveelheid payload-gegevens, maximaal 1542 bytes of octetten bevatten. De payload kan variëren van 42 tot 1500 octetten. Bij Maximaal nummer Er zullen slechts 42/1542 bruikbare serviceoctetten zijn, oftewel 2,7%. Er zouden er meer zijn als er minder bruikbare bytes waren. Deze verhouding, ook wel bekend als protocolefficiëntie, wordt meestal uitgedrukt als een percentage van de hoeveelheid bruikbare gegevens maximumgrootte kader:

Protocolefficiëntie = payload/framegrootte = 1500/1542 = 0,9727 of 97,3%

Om de werkelijke snelheid van gegevensoverdracht via het netwerk weer te geven, wordt in de regel de werkelijke lijnsnelheid verhoogd met een factor die afhankelijk is van de hoeveelheid service-informatie. In One Gigabit Ethernet is de werkelijke lijnsnelheid 1,25 Gb/s, terwijl de payload-snelheid 1 Gb/s is. Voor 10 Gbit/s Ethernet zijn deze waarden respectievelijk 10,3125 Gb/s en 10 Gb/s. Bij het beoordelen van de gegevensoverdrachtsnelheid van een netwerk kunnen ook begrippen als doorvoersnelheid, payloadsnelheid of effectieve gegevensoverdrachtsnelheid worden gebruikt.

Baudsnelheid

De term "baud" komt van de naam van de Franse ingenieur Emile Baudot, die de 5-bits teletypecode heeft uitgevonden. De baudrate drukt het aantal signaal- of symboolwisselingen in één seconde uit. Een symbool is een van de verschillende veranderingen in spanning, frequentie of fase.

Het binaire NRZ-formaat heeft twee symbolen die worden weergegeven door spanningsniveaus, één voor elke 0 of 1. In dit geval is de baudrate of symboolsnelheid hetzelfde als de bitrate. Het is echter mogelijk om meer dan twee symbolen in een transmissie-interval te hebben, waarbij voor elk symbool meerdere bits worden toegewezen. In dit geval kunnen gegevens via elk communicatiekanaal alleen worden verzonden met behulp van modulatie.

Wanneer het transmissiemedium het oorspronkelijke signaal niet kan verwerken, treedt modulatie op de voorgrond. Zeker, we praten over O draadloze netwerken. De originele binaire signalen kunnen niet rechtstreeks worden verzonden, ze moeten worden overgedragen naar een radiodraaggolffrequentie. Sommige kabeldataprotocollen maken ook gebruik van modulatie om de transmissiesnelheden te verbeteren. Dit wordt "breedbandtransmissie" genoemd.
Boven: modulerend signaal, origineel signaal

Door samengestelde symbolen te gebruiken, kunnen in elk symbool meerdere bits worden verzonden. Als de symboolsnelheid bijvoorbeeld 4800 baud is en elk symbool uit twee bits bestaat, zal de totale gegevenssnelheid 9600 bps zijn. Meestal wordt het aantal symbolen weergegeven door een macht van 2. Als N het aantal bits in een symbool is, dan is het vereiste aantal symbolen S = 2N. De totale gegevensoverdrachtsnelheid is dus:

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

Als de baudrate 4800 is en er twee bits per teken zijn, is het aantal tekens 22 = 4.

De bitsnelheid is dan:

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

Met één teken per bit, zoals het geval is bij het binaire NRZ-formaat, zijn de bit- en baudrates hetzelfde.

Modulatie op meerdere niveaus

Een hoge bitsnelheid kan met veel modulatiemethoden worden bereikt. Wanneer bijvoorbeeld frequentieverschuiving(FSK) gebruikt doorgaans twee verschillende frequenties in elk symboolinterval om logische nullen en enen weer te geven. Hier is de bitsnelheid gelijk aan de baudsnelheid. Maar als elk symbool twee bits vertegenwoordigt, zijn vier frequenties (4FSK) vereist. In 4FSK is de bitsnelheid tweemaal de baudsnelheid.

Een ander veel voorkomend voorbeeld is faseverschuivingssleuteling(PSK). In binaire PSK vertegenwoordigt elk teken 0 of 1. Binaire 0 vertegenwoordigt 0° en binaire 1 vertegenwoordigt 180°. Bij één bit per teken is de bitsnelheid gelijk aan de baudsnelheid. De bit-symboolverhouding is echter eenvoudig te vergroten (zie Tabel 1).

In kwadratuur PSK zijn er bijvoorbeeld twee bits per symbool. Met behulp van deze structuur en twee bits per baud is de bitsnelheid tweemaal de baudsnelheid. Met drie bits per baud wordt de modulatie aangeduid als 8PSK, en acht verschillende faseverschuivingen vertegenwoordigen drie bits. En met 16PSK vertegenwoordigen 16 faseverschuivingen 4 bits.

Een van de unieke vormen van modulatie op meerdere niveaus is kwadratuur amplitudemodulatie(QAM). Om symbolen te creëren die meerdere bits vertegenwoordigen, gebruikt QAM een combinatie verschillende niveaus amplitudes en faseverschuivingen. 16QAM codeert bijvoorbeeld vier bits per symbool. De symbolen zijn een combinatie van verschillende amplitudeniveaus en faseverschuivingen.

Om de amplitude en fase van de draaggolf voor elke waarde van de 4-bits code visueel weer te geven, wordt een kwadratuurdiagram gebruikt, dat ook de romantische naam ‘signaalconstellatie’ heeft (Figuur 2). Elk punt komt overeen met een bepaalde draaggolfamplitude en faseverschuiving. IN totaal De 16 tekens zijn gecodeerd met vier bits per teken, wat resulteert in een bitrate die vier keer zo hoog is als de baudrate.

Waarom meerdere bits per baud?

Door meer dan één bit per baud te verzenden, kunt u gegevens verzenden hoge snelheid via een smaller kanaal. Er moet aan worden herinnerd dat de maximaal mogelijke gegevensoverdrachtsnelheid wordt bepaald door de bandbreedte van het transmissiekanaal.
Als we het worst case scenario van afwisselende nullen en enen in de datastroom beschouwen, dan zal de maximale theoretische bitsnelheid C voor een gegeven bandbreedte B gelijk zijn aan:

Of bandbreedte op maximale snelheid:

Om een ​​signaal met een snelheid van 1 Mb/s te verzenden heeft u het volgende nodig:

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

Bij gebruik van modulatie op meerdere niveaus met meerdere bits per symbool zal de maximale theoretische datasnelheid zijn:

Hier is N het aantal tekens in het tekeninterval:

log2N = 3,32 log10N

De bandbreedte die nodig is om de gewenste snelheid op een bepaald aantal niveaus te leveren, wordt als volgt berekend:

De bandbreedte die nodig is om een ​​overdrachtssnelheid van 1 Mb/s bij twee bits per symbool en vier niveaus te bereiken, kan bijvoorbeeld als volgt worden gedefinieerd:

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

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

Het aantal symbolen dat nodig is om de gewenste datasnelheid in een vaste bandbreedte te verkrijgen, kan als volgt worden berekend:

3,32 log10N = C/2B

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

N = log-1 (C/6,64B)

Met behulp van het vorige voorbeeld wordt het aantal symbolen dat nodig is om met 1 Mbps via een 250 kHz-kanaal te verzenden als volgt bepaald:

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

N = log-1 (0,602) = 4 tekens

Bij deze berekeningen wordt ervan uitgegaan dat er geen ruis in het kanaal aanwezig is. Om rekening te houden met ruis, moet je de stelling van Shannon-Hartley toepassen:

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

C - doorvoer kanaal in bits per seconde,
B is de kanaalbandbreedte in hertz,
S/N - signaal-ruisverhouding.

In decimale logaritmevorm:

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

Wat is de maximale snelheid in een 0,25 MHz-kanaal met een signaal-ruisverhouding van 30 dB? 30 dB vertaalt zich naar 1000. Daarom is de maximale snelheid:

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

De stelling van Shannon-Hartley stelt niet specifiek dat modulatie op meerdere niveaus moet worden gebruikt om dit theoretische resultaat te bereiken. Met behulp van de vorige procedure kunt u erachter komen hoeveel bits per teken nodig zijn:

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

N = log-1 (1,5) = 32 tekens

Het gebruik van 32 tekens impliceert vijf bits per teken (25 = 32).

Voorbeelden van baudsnelheidmetingen

Bijna alles hogesnelheidsverbindingen een of andere vorm van breedbandtransmissie gebruiken. Bij Wi-Fi gebruiken orthogonale (OFDM) modulatieschema's QPSK, 16QAM en 64QAM.

Hetzelfde geldt voor WiMAX en Long-Term Evolution (LTE) 4G mobiele technologie. Overdracht van analoge en digitale televisie in kabeltelevisie en snelle internettoegangssystemen is gebaseerd op 16QAM en 64QAM, terwijl in satellietcommunicatie gebruik QPSK en verschillende versies QAM.

Modulatienormen zijn onlangs aangenomen voor mobiele radiosystemen op het gebied van de openbare veiligheid spraak informatie en gegevens met behulp van 4FSK. Deze techniek voor bandbreedtevernauwing is bedoeld om de bandbreedte te verkleinen van 25 kHz per kanaal naar 12,5 kHz en uiteindelijk naar 6,25 kHz. Hierdoor is het mogelijk om in hetzelfde spectrale bereik te plaatsen meer kanalen voor andere radiostations.

High-definition televisie in de Verenigde Staten maakt gebruik van een modulatiemethode die rudimentaire zijband met acht niveaus wordt genoemd, of 8VSB. Deze methode wijst drie bits per symbool toe op 8 amplitudeniveaus, waardoor transmissie van 10.800.000 symbolen per seconde mogelijk is. Bij 3 bits per symbool zou de totale snelheid 3 x 10.800.000 = 32,4 Mbps zijn. Gecombineerd met de VSB-methode, die slechts één volledig verzendt zijstrook frequenties en enkele andere, kunnen high-definition video- en audiogegevens worden verzonden televisiekanaal 6 MHz breed.