Cách xác định tốc độ truyền dữ liệu. Tốc độ truyền thông tin

Tất cả các loại thông tin được mã hóa theo trình tự xung điện: có một xung (1), không có xung (0), nghĩa là, trong một chuỗi các số không và một. Mã hóa thông tin này trong máy tính được gọi là mã hóa nhị phân và chuỗi logic của các số không và số một - trong ngôn ngữ máy.

Các số liệu này có thể được coi là hai trạng thái (sự kiện) tương đương. Khi ghi âm chữ số nhị phân Việc lựa chọn một trong hai trạng thái có thể (một trong hai chữ số) được thực hiện và do đó, nó mang một lượng thông tin bằng 1 bit.

Ngay cả đơn vị đo lượng bit (bit) thông tin cũng lấy tên từ cụm từ tiếng Anh Binary digit, tức là một chữ số nhị phân.

Điều quan trọng là mỗi chữ số của máy mã nhị phân mang thông tin trong 1 bit. Do đó, hai chữ số mang thông tin 2 bit, ba chữ số - 3 bit, v.v. Lượng thông tin tính bằng bit bằng số chữ số trong mã máy nhị phân.

Chuyển giao thông tin trong hệ thống thông tin.

Hệ thống bao gồm một người gửi thông tin, một đường dây liên lạc và một người nhận thông tin. Trước tiên, thông điệp phải được chuyển đổi thành tín hiệu để được gửi đến địa chỉ thích hợp. Tín hiệu được hiểu là một đại lượng vật lý thay đổi hiển thị thông báo. Dấu hiệu- vật mang thông điệp vật chất, nghĩa là, một đại lượng vật lý thay đổi đảm bảo việc truyền thông tin qua đường truyền thông. Môi trường vật lýĐường truyền tín hiệu từ máy phát đến máy thu được gọi là đường truyền thông.

TẠI công nghệ hiện đạiứng dụng điện, điện từ, ánh sáng, cơ khí, âm thanh, tín hiệu siêu âm. Để truyền thông điệp, cần phải chấp nhận sóng mang có thể được phân phối hiệu quả trên đường truyền thông được sử dụng trong hệ thống.

Việc chuyển đổi thông điệp thành tín hiệu phù hợp để đi qua đường truyền thông tin được thực hiện bởi máy phát.

Trong quá trình biến đổi tin nhắn rời rạc một thông điệp được mã hóa thành một tín hiệu. Theo nghĩa rộng, mã hóa là việc chuyển đổi các thông điệp thành một tín hiệu. Theo nghĩa hẹp, mã hóa là việc hiển thị các thông điệp rời rạc bằng các tín hiệu dưới dạng các tổ hợp ký tự nhất định. Thiết bị thực hiện mã hóa được gọi là bộ mã hóa.

Tín hiệu có thể bị nhiễu trong quá trình truyền. Nhiễu đề cập đến bất kỳ nhiễu động hoặc ảnh hưởng bên ngoài gây nhiễu nào (nhiễu khí quyển, ảnh hưởng của các nguồn tín hiệu bên ngoài), cũng như các biến dạng tín hiệu trong chính thiết bị (nhiễu phần cứng) gây ra sự sai lệch ngẫu nhiên của thông điệp nhận được (tín hiệu) so với thông tin được truyền .

Ở phía nhận, hoạt động giải mã ngược được thực hiện, tức là phục hồi trên tín hiệu nhận được của tin nhắn đã truyền.

Người giải quyết, được đặt sau bộ thu, xử lý tín hiệu nhận được để trích xuất thông tin đầy đủ nhất từ ​​nó.

Thiết bị giải mã (decoder) chuyển tín hiệu nhận được sang dạng thuận tiện cho việc nhận biết của người nhận.

Tập hợp các phương tiện dùng để truyền tín hiệu được gọi là kênh liên lạc. Cùng một liên kết truyền thông có thể được sử dụng để truyền tín hiệu giữa nhiều nguồn và máy thu, tức là liên kết truyền thông có thể phục vụ một số kênh.

Khi tổng hợp các hệ thống truyền thông tin, hai vấn đề chính liên quan đến việc truyền thông điệp phải được giải quyết:

Đảm bảo khả năng chống nhiễu khi truyền tin nhắn

Đảm bảo nhắn tin hiệu quả cao

Khả năng chống ồn được hiểu là khả năng chống lại thông tin tác hại sự can thiệp. Trong những điều kiện này, tức là đối với một nhiễu nhất định, khả năng chống nhiễu xác định tính đúng đắn của việc truyền thông tin. Độ trung thực được hiểu là thước đo mức độ tương ứng của thông điệp (tín hiệu) nhận được với thông điệp (tín hiệu) được truyền đi.

Hiệu quả của hệ thống truyền tải thông tin được hiểu là khả năng của hệ thống cung cấp cho số tiền nhất định thông tin một cách tiết kiệm nhất. Tính hiệu quả đặc trưng cho khả năng hệ thống cung cấp việc truyền tải một lượng thông tin nhất định với công suất, thời gian và băng thông tín hiệu ít nhất.

Lý thuyết thông tin thiết lập các tiêu chí để đánh giá khả năng chống ồn và hiệu quả hệ thông thông tin và cũng chỉ ra những con đường chung cải thiện khả năng chống ồn và hiệu quả.

Tốc độ dữ liệu là tốc độ truyền hoặc nhận thông tin ở dạng nhị phân. Thông thường, tốc độ dữ liệu được đo bằng số bit được truyền mỗi giây.

Bit trên giây - một đơn vị tốc độ truyền thông tin, bằng số bit được kênh liên lạc bỏ qua trong 1 giây, có tính đến cả thông tin hữu ích và thông tin dịch vụ.

Thông lượng của kênh giao tiếp - tốc độ tối đa chuyển dữ liệu từ nguồn đến đích.

Ký hiệu trên giây - đơn vị đo tốc độ truyền (chỉ) thông tin hữu ích.

Chuyển đổi sang các đơn vị đo lường lớn hơn

Hạn chế về công suất tối đa không có bảng chữ cái, nhưng có một bảng chữ cái có thể được coi là đủ (ở giai đoạn hiện tại) để làm việc với thông tin, cho cả con người và các thiết bị kỹ thuật. Nó bao gồm: bảng chữ cái Latinh, bảng chữ cái của ngôn ngữ quốc gia, số, ký tự đặc biệt - tổng cộng khoảng 200 ký tự. Từ bảng trên, chúng ta có thể kết luận rằng 7 bit thông tin là không đủ, 8 bit được yêu cầu để mã hóa bất kỳ ký tự nào của bảng chữ cái như vậy, 256 = 28. 8 bit tạo thành 1 byte. Đó là, để mã hóa một ký tự bảng chữ cái máy tính 1 byte được sử dụng. Việc phóng to các đơn vị thông tin tương tự như đơn vị thông tin được sử dụng trong vật lý - chúng sử dụng các tiền tố "kilo", "mega", "giga". Cần nhớ rằng cơ số không phải là 10, mà là 2.

1 KB (kilobyte) = 210 byte = 1024 byte,

1 MB (megabyte) = 210 KB = 220 byte, v.v.

Khả năng đánh giá lượng thông tin trong tin nhắn sẽ giúp xác định tốc độ luồng thông tin thông qua các kênh truyền thông. Tốc độ truyền thông tin tối đa trên một kênh truyền thông được gọi là băng thông của kênh truyền thông. Phương tiện liên lạc tiên tiến nhất hiện nay là đèn quang học. Thông tin được truyền dưới dạng các xung ánh sáng được gửi bởi một bộ phát laser. Các phương tiện liên lạc này có khả năng chống nhiễu cao và thông lượng hơn 100 Mbps.

Với sự tiến bộ của công nghệ, khả năng của Internet cũng được mở rộng. Tuy nhiên, để người dùng có thể phát huy hết khả năng của chúng, cần phải có một kết nối ổn định và tốc độ cao. Trước hết, nó phụ thuộc vào băng thông của các kênh truyền thông. Vì vậy, cần phải tìm ra cách đo tốc độ truyền dữ liệu và những yếu tố ảnh hưởng đến nó.

Băng thông của các kênh truyền thông là gì?

Để làm quen và hiểu thuật ngữ mới, bạn cần biết kênh giao tiếp là gì. Nếu nói ngôn ngữ đơn giản, kênh truyền thông là các thiết bị và phương tiện mà việc truyền dẫn được thực hiện ở một khoảng cách xa. Ví dụ, giao tiếp giữa các máy tính được thực hiện bằng cách sử dụng sợi quang và mạng cáp. Ngoài ra, một phương pháp giao tiếp qua kênh vô tuyến là phổ biến (máy tính được kết nối với modem hoặc mạng Wi-Fi).

Băng thông là tốc độ truyền thông tin tối đa trong một đơn vị thời gian cụ thể.

Thông thường, các đơn vị sau được sử dụng để biểu thị thông lượng:

Đo băng thông

Đo băng thông là một thao tác khá quan trọng. Nó được thực hiện để tìm ra tốc độ chính xác của kết nối Internet. Phép đo có thể được thực hiện theo các bước sau:

• Đơn giản nhất là tải xuống một tập tin lớn và gửi nó đến đầu bên kia. Nhược điểm là không xác định được độ chính xác của phép đo.
• Ngoài ra, bạn có thể sử dụng tài nguyên speedtest.net. Dịch vụ cho phép bạn đo chiều rộng của kênh Internet "dẫn" đến máy chủ. Tuy nhiên, phương pháp này cũng không phù hợp với một phép đo tổng thể, dịch vụ cung cấp dữ liệu trên toàn bộ đường truyền tới máy chủ chứ không phải trên một kênh truyền thông cụ thể. Ngoài ra, đối tượng được đo không có quyền truy cập vào mạng toàn cầu Internet.
• Giải pháp tối ưu để đo lường sẽ là tiện ích máy khách-máy chủ Iperf. Nó cho phép bạn đo thời gian, lượng dữ liệu được truyền. Sau khi hoàn thành hoạt động, chương trình cung cấp cho người dùng một báo cáo.

Với các phương pháp trên, bạn có thể vấn đề đặc biệtđo lường tốc độ thực kết nối mạng. Nếu kết quả đọc không đáp ứng nhu cầu hiện tại, thì bạn có thể cần phải xem xét thay đổi nhà cung cấp.

Tính toán băng thông

Để tìm và tính toán thông lượng của một đường truyền thông tin, cần sử dụng định lý Shannon-Hartley. Nó nói: bạn có thể tìm ra băng thông của một kênh truyền thông (đường truyền) bằng cách tính toán mối quan hệ lẫn nhau giữa băng thông tiềm năng, cũng như băng thông của đường truyền thông. Công thức tính thông lượng như sau:

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

Trong công thức này, mỗi phần tử có ý nghĩa riêng:

• Tôi- là viết tắt của cài đặt thông lượng tối đa.
• G- tham số của băng thông dành cho truyền tín hiệu.
• Như/ Một- tỷ số giữa nhiễu và tín hiệu.

Định lý Shannon-Hartley cho phép chúng ta nói rằng để giảm tiếng ồn bên ngoài hoặc tăng cường độ tín hiệu, tốt nhất là sử dụng cáp dữ liệu rộng.

Các phương thức truyền tín hiệu

Cho đến nay, có ba cách chính để truyền tín hiệu giữa các máy tính:

• Truyền dẫn vô tuyến.
• Truyền dữ liệu bằng cáp.
• Truyền dữ liệu qua các kết nối cáp quang.

Mỗi phương pháp này có những đặc điểm riêng của các kênh truyền thông, sẽ được thảo luận dưới đây.

Ưu điểm của việc truyền thông tin qua kênh vô tuyến bao gồm: tính linh hoạt trong sử dụng, dễ lắp đặt và cấu hình các thiết bị đó. Theo quy định, một máy phát vô tuyến được sử dụng để nhận và phương pháp. Nó có thể là một modem cho máy tính hoặc một bộ điều hợp Wi-Fi.

Nhược điểm của phương pháp truyền này bao gồm không ổn định và tương đối tốc độ thấp, sự phụ thuộc nhiều hơn vào sự sẵn có của các tháp vô tuyến, cũng như chi phí sử dụng cao ( Internet di độngđắt gần gấp đôi so với "văn phòng phẩm").

Ưu điểm của truyền dữ liệu qua cáp là: độ tin cậy, dễ vận hành và bảo trì. Thông tin được truyền qua dòng điện. Nói một cách tương đối, dòng điện dưới một hiệu điện thế nhất định di chuyển từ điểm A đến điểm B. Sau đó A được chuyển thành thông tin. Dây hoàn toàn chịu được sự thay đổi nhiệt độ, uốn cong và ứng suất cơ học. Những nhược điểm bao gồm tốc độ không ổn định, cũng như kết nối bị suy giảm do mưa hoặc giông bão.

Có lẽ là hoàn hảo nhất khoảnh khắc này công nghệ truyền dữ liệu là sử dụng cáp quang. Hàng triệu ống thủy tinh nhỏ được sử dụng trong việc thiết kế các kênh liên lạc của một mạng lưới các kênh truyền thông. Và tín hiệu truyền qua chúng là một xung ánh sáng. Vì tốc độ của ánh sáng cao hơn nhiều lần so với tốc độ của dòng điện, công nghệ này cho phép vài trăm lần để tăng tốc kết nối Internet.

Những bất lợi bao gồm sự mỏng manh của cáp quang. Đầu tiên, họ không thể đứng thiệt hại cơ học: các ống bị vỡ không thể truyền tín hiệu ánh sáng qua chúng, và sự thay đổi nhiệt độ đột ngột dẫn đến nứt vỡ. Chà, phông bức xạ tăng lên làm cho các ống bị vẩn đục - vì điều này, tín hiệu có thể kém đi. Ngoài ra, cáp quang rất khó sửa chữa nếu bị đứt nên bạn phải thay mới hoàn toàn.

Những điều trên cho thấy rằng theo thời gian, các kênh liên lạc và mạng lưới các kênh liên lạc được cải thiện, dẫn đến tăng tốc độ truyền dữ liệu.

Thông lượng trung bình của các đường truyền thông

Từ những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng các kênh truyền thông khác nhau về tính chất của chúng, điều này ảnh hưởng đến tốc độ truyền thông tin. Như đã đề cập trước đó, các kênh truyền thông có thể có dây, không dây và dựa trên việc sử dụng cáp quang. Kiểu tạo mạng truyền dữ liệu cuối cùng là hiệu quả nhất. Và băng thông trung bình của kênh truyền thông là 100 Mbps.

Nhịp là gì? Tốc độ bit được đo như thế nào?

Tốc độ bit là thước đo tốc độ của kết nối. Được tính bằng bit, đơn vị lưu trữ thông tin nhỏ nhất, trong 1 giây. Nó vốn có trong các kênh truyền thông trong thời kỳ “phát triển sơ khai” của Internet: vào thời điểm đó, các tệp văn bản chủ yếu được truyền trên web toàn cầu.

Bây giờ đơn vị đo lường cơ bản là 1 byte. Đến lượt nó, bằng 8 bit. Người dùng mới làm quen rất thường làm phạm lỗi: kilobit và kilobyte gây nhầm lẫn. Điều này gây ra sự hoang mang khi một kênh có băng thông 512 kbps không đáp ứng được mong đợi và cho tốc độ chỉ 64 KB / s. Để không bị nhầm lẫn, bạn cần nhớ rằng nếu bit được sử dụng để biểu thị tốc độ, thì mục nhập sẽ được thực hiện không có chữ viết tắt: bit / s, kbit / s, kbit / s hoặc kbps.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ Internet

Như bạn đã biết, tốc độ cuối cùng của Internet cũng phụ thuộc vào băng thông của kênh truyền thông. Ngoài ra, tốc độ truyền thông tin bị ảnh hưởng bởi:

• Các phương thức kết nối.

Sóng vô tuyến, cáp và cáp sợi quang. Các thuộc tính, ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp kết nối này đã được thảo luận ở trên.

• Tải máy chủ.

Máy chủ càng bận, nó nhận hoặc truyền các tệp và tín hiệu càng chậm.

• Sự can thiệp từ bên ngoài.

Nhiễu mạnh nhất ảnh hưởng đến kết nối được tạo bằng sóng vô tuyến. Nó gây ra điện thoại di động, máy thu thanh và máy thu, phát sóng vô tuyến điện khác.

• Tiểu bang thiết bị mạng.

Tất nhiên, các phương thức kết nối, trạng thái của các máy chủ và sự hiện diện của sự can thiệp vai trò quan trọng trong việc cung cấp internet tốc độ cao. Tuy nhiên, ngay cả khi các chỉ số trên là bình thường, và Internet có tốc độ thấp, thì vấn đề đã được ẩn trong thiết bị mạng của máy tính. Hiện đại thẻ mạng có khả năng duy trì kết nối Internet với tốc độ lên đến 100 Mbps. Trước đây, thẻ có thể cung cấp thông lượng tối đa tương ứng là 30 và 50 Mbps.

Làm thế nào để tăng tốc độ internet?

Như đã đề cập trước đó, băng thông của kênh truyền thông phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương thức kết nối, hiệu suất máy chủ, sự hiện diện của nhiễu và nhiễu, cũng như trạng thái của thiết bị mạng. Để tăng tốc độ kết nối trong điều kiện sống bạn có thể thay thế thiết bị mạng bằng những thiết bị tiên tiến hơn, cũng như chuyển sang một phương thức kết nối khác (từ sóng vô tuyến sang cáp hoặc sợi quang).

Cuối cùng

Tóm lại, điều đáng nói là băng thông của kênh truyền thông và tốc độ của Internet không giống nhau. Để tính giá trị đầu tiên, bạn phải sử dụng định luật Shannon-Hartley. Theo ông, tiếng ồn có thể được giảm bớt, cũng như có thể tăng cường độ tín hiệu bằng cách thay thế kênh truyền bằng một kênh truyền rộng hơn.

Tăng tốc độ kết nối Internet cũng có thể. Nhưng nó được thực hiện bằng cách thay đổi nhà cung cấp, thay đổi phương thức kết nối, cải tiến thiết bị mạng, cũng như các thiết bị hàng rào để truyền và nhận thông tin từ các nguồn gây nhiễu.

Tốc độ Internet là lượng thông tin được máy tính nhận và truyền đi trong một khoảng thời gian. Hiện nay thông số này thường được đo bằng Megabit trên giây, nhưng đây không phải là giá trị duy nhất, kilobit trên giây cũng có thể được sử dụng. Gigabits vẫn còn trong Cuộc sống hàng ngày không được sử dụng.

Đồng thời, kích thước của các tệp được chuyển thường được đo bằng byte, nhưng thời gian không được tính đến. Ví dụ: Byte, Mbyte hoặc Gbyte.

Rất dễ dàng để tính toán thời gian tải xuống tệp từ mạng bằng cách sử dụng một công thức đơn giản. Người ta biết rằng lượng thông tin nhỏ nhất là một chút. Sau đó đến byte, chứa 8 bit thông tin. Do đó, tốc độ 10 megabit mỗi giây (10/8 = 1,25) cho phép bạn truyền 1,25 MB mỗi giây. Vâng, tương ứng là 100 Mbps - 12,5 megabyte (100/8).

Bạn cũng có thể tính toán lượng cần thiết để tải xuống một tệp có kích thước nhất định từ Internet. Ví dụ: một bộ phim 2 GB được tải xuống với tốc độ 100 megabit / giây có thể được tải xuống trong 3 phút. 2 GB là 2048 megabyte, sẽ được chia cho 12,5. Chúng ta có 163 giây, tức là khoảng 3 phút.
Thật không may, không phải ai cũng quen thuộc với các đơn vị đo lường thông tin theo thói quen, vì vậy chúng tôi sẽ đề cập đến các đơn vị chính:

1 byte là 8 bit
1 Kilobyte (KB) tương ứng với 1024 byte
1 Megabyte (MB) sẽ bằng 1024 KB
1 gigabyte (GB) bằng 1024 MB
1 Terabyte - 1024 GB

Điều gì ảnh hưởng đến tốc độ

Tốc độ Internet sẽ hoạt động trên thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào:

Từ Kế hoạch thuế quan do nhà cung cấp cung cấp
Từ băng thông của kênh. Thường thì nhà cung cấp cung cấp một tốc độ chung cho người đăng ký. Tức là, kênh được chia thành tất cả, và nếu tất cả người dùng đang tích cực sử dụng mạng, thì tốc độ có thể giảm xuống.
Từ vị trí và cài đặt của trang web mà người dùng truy cập. Một số tài nguyên có giới hạn và không cho phép bạn vượt quá một ngưỡng nhất định khi tải xuống. Ngoài ra, trang web có thể nằm ở lục địa khác, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến việc tải xuống.

Tốc độ truyền dữ liệu trong một số trường hợp bị ảnh hưởng bởi cả bên ngoài và các yếu tố nội bộ, trong số đó:

Vị trí của máy chủ đang được truy cập
Điều chỉnh và độ rộng kênh Thiết bị dẫn wifi nếu kết nối là "qua mạng"
Các ứng dụng đang chạy trên thiết bị
Chống virus và tường lửa
Thiết lập hệ điều hành và PC

thông tin chung

Trong hầu hết các trường hợp, thông tin được truyền tuần tự trong các mạng. Các bit dữ liệu được truyền lần lượt qua kênh truyền thông, cáp hoặc không dây. Hình 1 cho thấy chuỗi các bit truyền bằng máy tính hoặc một số khác mạch kỹ thuật số. Một tín hiệu dữ liệu như vậy thường được gọi là tín hiệu gốc. Dữ liệu được biểu thị bằng hai mức điện áp, ví dụ +3 V cho mức logic một và +0,2 V cho mức logic 0. Có thể sử dụng các mức khác. Ở định dạng mã không trả về không (NRZ) (Hình 1), tín hiệu không trở về trung tính sau mỗi bit, không giống như định dạng trở về không (RZ).

Tốc độ bit

Tốc độ dữ liệu R được biểu thị bằng bit trên giây (bps hoặc bps). Tốc độ là một hàm của thời gian tồn tại của bit hoặc thời gian bit (T B) (Hình 1):

Tốc độ này còn được gọi là độ rộng kênh và được ký hiệu bằng chữ C. Nếu thời gian bit là 10 ns, thì tốc độ dữ liệu được cho bởi

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 Mb / giây

Điều này thường được viết là 100 Mbps.

Các bit dịch vụ

Bitrate thường đặc trưng cho tốc độ truyền dữ liệu thực tế. Tuy nhiên, trong hầu hết các giao thức nối tiếp, dữ liệu chỉ là một phần của khung hoặc gói phức tạp hơn bao gồm địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, phát hiện lỗi và các bit sửa mã, cũng như các bit điều khiển hoặc thông tin khác. Trong khung giao thức, dữ liệu được gọi là thông tin hữu ích(khối hàng). Các bit không phải là dữ liệu được gọi là các bit trên không. Đôi khi số lượng bit dịch vụ có thể là đáng kể - từ 20% đến 50%, tùy thuộc vào tổng số bit hữu ích được truyền qua kênh.

Ví dụ, một khung giao thức Ethernet, tùy thuộc vào lượng dữ liệu hữu ích, có thể có tối đa 1542 byte hoặc octet. Tải trọng có thể từ 42 đến 1500 octet. Tại Số lớn nhất octet dịch vụ hữu ích sẽ chỉ là 42/1542, hay 2,7%. Sẽ có nhiều trong số chúng hơn nếu có ít byte hữu ích hơn. Tỷ lệ này, còn được gọi là hiệu quả giao thức, thường được biểu thị bằng phần trăm tải trọng từ Kích thước tối đa khung:

Hiệu quả giao thức = tải trọng / kích thước khung hình = 1500/1542 = 0,9727 hoặc 97,3%

Nói chung, để hiển thị tốc độ dữ liệu thực của mạng, tốc độ đường truyền thực tế được tăng thêm một yếu tố tùy thuộc vào lượng chi phí. Trên One Gigabit Ethernet, tốc độ đường truyền thực tế là 1,25 Gb / s, trong khi tốc độ dữ liệu tải trọng là 1 Gb / s. Đối với Ethernet 10-Gbit / s, các giá trị này lần lượt là 10,3125 Gb / s và 10 Gb / s. Khi ước tính tốc độ dữ liệu của mạng, các khái niệm như thông lượng, tốc độ tải trọng hoặc tốc độ dữ liệu hiệu quả cũng có thể được sử dụng.

Tốc độ truyền

Thuật ngữ "baud" bắt nguồn từ tên của kỹ sư người Pháp Emile Baudot, người đã phát minh ra mã teletype 5-bit. Tốc độ truyền biểu thị số lần thay đổi tín hiệu hoặc ký hiệu trong một giây. Ký hiệu là một trong số các thay đổi điện áp, tần số hoặc pha.

Định dạng nhị phân NRZ có hai biểu tượng được biểu thị bằng các mức điện áp, một cho mỗi 0 hoặc 1. Trong trường hợp này, tốc độ truyền hoặc tốc độ ký hiệu giống như tốc độ bit. Tuy nhiên, có thể có nhiều hơn hai ký hiệu trong một khoảng thời gian truyền, theo đó một số bit được gán cho mỗi ký hiệu. Trong trường hợp này, dữ liệu trên bất kỳ kênh truyền thông nào chỉ có thể được truyền bằng cách sử dụng điều chế.

Khi môi trường truyền dẫn không thể xử lý tín hiệu ban đầu, điều chế xuất hiện trước tiên. Tất nhiên, chúng tôi đang nói chuyện Về mạng không dây. Các tín hiệu nhị phân ban đầu không thể được truyền trực tiếp, chúng phải được chuyển đến một sóng mang tần số vô tuyến. Một số giao thức cáp cũng sử dụng điều chế để tăng tốc độ truyền. Đây được gọi là "truyền dẫn băng thông rộng".
Trên: tín hiệu điều chế, tín hiệu gốc

Sử dụng các ký tự tổng hợp, mỗi ký tự có thể mang một số bit. Ví dụ: nếu tốc độ biểu tượng là 4800 baud và mỗi biểu tượng bao gồm hai bit, tổng tốc độ dữ liệu sẽ là 9600 bps. Thông thường số ký tự được biểu diễn bằng một số lũy thừa 2. Nếu N là số bit trong một ký tự, thì số ký tự cần thiết sẽ là S = 2N. Vì vậy, tổng tốc độ dữ liệu là:

R = tốc độ truyền × log 2 S = tốc độ truyền × 3,32 log 1 0 S

Nếu tốc độ truyền là 4800 và có hai bit trên mỗi ký tự thì số ký tự là 22 = 4.

Sau đó, tốc độ bit là:

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

Với một ký tự trên mỗi bit, như trong trường hợp của định dạng NRZ nhị phân, tốc độ bit và tốc độ truyền là như nhau.

Điều chế đa cấp

Tốc độ bit cao có thể được cung cấp bởi nhiều phương pháp điều chế. Ví dụ, khi tần số chuyển keying(FSK) Trong mỗi khoảng ký hiệu, hai tần số khác nhau thường được sử dụng để biểu thị các số 0 và 1 logic. Ở đây, tốc độ bit bằng tốc độ truyền. Nhưng nếu mỗi ký tự đại diện cho hai bit, thì bốn tần số (4FSK) là bắt buộc. Trong 4FSK, tốc độ bit gấp đôi tốc độ truyền.

Một ví dụ phổ biến khác là giai đoạn khóa(PSK). Trong PSK nhị phân, mỗi ký hiệu đại diện cho 0 hoặc 1. Nhị phân 0 tương ứng với 0 ° và nhị phân 1 đến 180 °. Với một bit trên mỗi biểu tượng, tốc độ bit bằng tốc độ truyền. Tuy nhiên, tỷ lệ giữa số bit và số ký tự rất dễ tăng lên (xem Bảng 1).

Ví dụ, PSK cầu phương có hai bit trên mỗi ký hiệu. Với cấu trúc này và hai bit trên mỗi baud, tốc độ bit cao gấp đôi tốc độ truyền. Với ba bit mỗi baud, điều chế sẽ là 8PSK và tám dịch chuyển pha khác nhau sẽ đại diện cho ba bit. Và ở 16PSK, 16 pha dịch chuyển đại diện cho 4 bit.

Một dạng điều chế đa cấp độc đáo là điều chế cầu phương. điều chế biên độ(QAM). Để tạo các ký hiệu đại diện cho nhiều bit, QAM sử dụng tổ hợp các cấp độ khác nhau biên độ và độ lệch pha. Ví dụ, 16QAM mã hóa bốn bit cho mỗi biểu tượng. Các ký hiệu là sự kết hợp của các mức biên độ và độ lệch pha khác nhau.

Để hiển thị trực quan biên độ và pha của sóng mang đối với mỗi giá trị của mã 4 bit, một biểu đồ vuông góc được sử dụng, còn có tên gọi lãng mạn là "chòm sao tín hiệu" (Hình 2). Mỗi điểm tương ứng với một biên độ sóng mang và độ lệch pha nhất định. TẠI toàn bộ 16 ký tự được mã hóa với bốn bit cho mỗi ký tự, dẫn đến tốc độ bit gấp 4 lần tốc độ truyền.

Tại sao nhiều bit trên mỗi baud?

Bằng cách truyền nhiều hơn một bit trên mỗi baud, bạn có thể gửi dữ liệu từ tốc độ cao thông qua một kênh hẹp hơn. Cần nhắc lại rằng tốc độ truyền dữ liệu tối đa có thể được xác định bởi băng thông của kênh truyền.
Nếu chúng ta xem xét trường hợp xấu nhất xen kẽ các số không và các số không trong luồng dữ liệu, thì tốc độ bit lý thuyết tối đa C tính bằng bit cho một băng thông B nhất định sẽ bằng:

Hoặc băng thông ở tốc độ tối đa:

Để truyền tín hiệu ở tốc độ 1 Mb / s, bạn cần:

B = 1/2 = 0,5 MHz hoặc 500 kHz

Khi sử dụng điều chế đa cấp với nhiều bit trên mỗi biểu tượng, tốc độ dữ liệu lý thuyết tối đa sẽ là:

Ở đây N là số ký tự trong một khoảng ký tự:

log 2 N = 3,32 log10N

Băng thông cần thiết để cung cấp tốc độ mong muốn cho một số cấp độ nhất định được tính như sau:

Ví dụ, băng thông cần thiết để đạt được tốc độ truyền 1 Mbps với hai bit trên mỗi ký hiệu và bốn mức có thể được định nghĩa là:

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

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

Số lượng ký hiệu cần thiết để có được tốc độ dữ liệu mong muốn trong một băng thông cố định có thể được tính như sau:

3,32 log 10 N = C / 2B

Nhật ký 10 N = C / 2B = C / 6,64B

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

Sử dụng ví dụ trước, số lượng ký hiệu cần thiết để truyền với tốc độ 1 Mbps trên kênh 250 kHz được đưa ra bởi:

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

N = log-1 (0,602) = 4 ký hiệu

Các tính toán này giả định rằng không có nhiễu trong kênh. Để tính toán nhiễu, bạn cần áp dụng định lý Shannon-Hartley:

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

C - thông lượng kênh tính bằng bit trên giây,
B - băng thông kênh tính bằng hertz,
S / N - tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu.

Ở dạng logarit thập phân:

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

Tốc độ tối đa trên kênh 0,25 MHz với tỷ số S / N là 30 dB là bao nhiêu? 30 dB dịch thành 1000. Do đó, tốc độ cực đại là:

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

Định lý Shannon-Hartley không nói rõ rằng phải áp dụng điều chế đa cấp để đạt được kết quả lý thuyết này. Sử dụng quy trình trước đó, bạn có thể tìm ra bao nhiêu bit được yêu cầu cho mỗi ký tự:

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

N = log-1 (1.5) = 32 ký tự

Sử dụng 32 ký tự có nghĩa là năm bit cho mỗi ký tự (25 = 32).

Ví dụ về đo tốc độ Baud

Gần như tất cả kết nối tốc độ cao sử dụng một số hình thức truyền dẫn băng thông rộng. Trong Wi-Fi, sơ đồ điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) sử dụng QPSK, 16QAM và 64QAM.

Điều này cũng đúng với WiMAX và công nghệ giao tiếp di động Phát triển dài hạn (LTE) 4G. Truyền tín hiệu tương tự và truyền hình kỹ thuật số trong hệ thống truyền hình cáp và truy cập Internet tốc độ cao dựa trên 16QAM và 64QAM, trong khi Truyền thông vệ tinh sử dụng QPSK và các phiên bản khác nhau QAM.

Đối với các hệ thống vô tuyến di động mặt đất an toàn công cộng, các tiêu chuẩn điều chế gần đây đã được thông qua thông tin bài phát biểu và dữ liệu sử dụng 4FSK. Phương pháp thu hẹp băng thông này được thiết kế để giảm băng thông từ 25 kHz trên mỗi kênh xuống 12,5 kHz và cuối cùng là 6,25 kHz. Kết quả là trong cùng một dải quang phổ, người ta có thể đặt nhiều kênh hơn cho các đài phát thanh khác.

Truyền hình độ nét cao ở Mỹ sử dụng kỹ thuật điều chế được gọi là dải biên tiền đình tám mức (tín hiệu 8 mức với dải biên bị triệt tiêu một phần), hoặc 8VSB. Phương pháp này phân bổ ba bit cho mỗi ký hiệu ở 8 mức biên độ, cho phép truyền 10.800 ký hiệu mỗi giây. Với 3 bit trên mỗi biểu tượng, tổng tốc độ sẽ là 3 × 10,800,000 = 32,4 Mbps. Kết hợp với phương pháp VSB, chỉ truyền một làn đường bên tần số và một phần khác, dữ liệu âm thanh và video độ nét cao có thể được truyền qua kênh truyền hình Rộng 6 MHz.