Rychlost přenosu dat. Jaký je rozdíl mezi přenosovou rychlostí a přenosovou rychlostí? Podívejte se, co je "Bod" v jiných slovnících
Rychlost sériového přenosu dat se obvykle označuje jako přenosová rychlost. Další běžně používanou jednotkou je však přenosová rychlost. Přestože se nejedná o totéž, za určitých okolností mezi oběma celky existují určité podobnosti. Článek poskytuje jasné vysvětlení rozdílů mezi těmito pojmy.
Obecné informace
Ve většině případů se informace v sítích přenášejí postupně. Datové bity jsou přenášeny jeden po druhém přes komunikační kanál, kabel nebo bezdrátově. Obrázek 1 ukazuje sekvenci bitů přenášených počítačem nebo nějakým jiným digitálním obvodem. Tento datový signál se často nazývá původní signál. Data jsou reprezentována dvěma napěťovými úrovněmi, například logická jednička odpovídá napětí +3 V a logická nula +0,2 V. Lze použít i jiné úrovně. Ve formátu kódu bez návratu na nulu (NRZ) (obrázek 1) se signál po každém bitu nevrací do neutrální polohy, na rozdíl od formátu s návratem na nulu (RZ).
Bitová rychlost
Přenosová rychlost R je vyjádřena v bitech za sekundu (bps nebo bps). Rychlost je funkcí doby životnosti bitu nebo doby bitu (T B) (obrázek 1):
Tato rychlost se také nazývá šířka kanálu a označuje se písmenem C. Pokud je bitový čas 10 ns, pak je rychlost přenosu dat definována jako
R = 1/10 × 10 - 9 = 100 milionů bps
Obvykle se zapisuje jako 100 MB/s.
Servisní bity
Bitrate zpravidla charakterizuje skutečnou rychlost přenosu dat. Ve většině sériových protokolů jsou však data pouze částí složitějšího rámce nebo paketu, který zahrnuje zdrojovou adresu, cílovou adresu, bity detekce chyb a opravy kódu, stejně jako další informace nebo řídicí bity. V rámci protokolu se data nazývají užitečné zatížení. Bity, které nejsou daty, se nazývají režie. Někdy může být počet režijních bitů významný – od 20 % do 50 %, v závislosti na celkovém počtu užitečných bitů přenášených přes kanál.
Například rámec protokolu Ethernet, v závislosti na množství dat užitečného zatížení, může mít až 1542 bajtů nebo oktetů. Užitečné zatížení může být od 42 do 1500 oktetů. Při maximálním počtu užitečných oktetů bude pouze 42/1542, tedy 2,7 %, služebních oktetů. Bylo by jich více, kdyby bylo méně užitečných bajtů. Tento poměr, také známý jako účinnost protokolu, se obvykle vyjadřuje jako procento množství užitečného zatížení z maximální velikosti rámce:
Účinnost protokolu = užitečné zatížení/velikost rámce = 1500/1542 = 0,9727 nebo 97,3 %
Pro zobrazení skutečné rychlosti přenosu dat v síti se skutečná rychlost linky zpravidla zvyšuje o faktor v závislosti na množství servisních informací. V jednom gigabitovém Ethernetu je skutečná rychlost linky 1,25 Gb/s, zatímco rychlost užitečného zatížení je 1 Gb/s. Pro 10-Gb/s Ethernet jsou tyto hodnoty 10,3125 Gb/s, respektive 10 Gb/s. Při posuzování rychlosti přenosu dat sítě lze také použít pojmy jako propustnost, rychlost užitečného zatížení nebo efektivní rychlost přenosu dat.
Přenosová rychlost
Termín „baud“ pochází ze jména francouzského inženýra Emile Baudota, který vynalezl 5bitový dálnopisný kód. Přenosová rychlost vyjadřuje počet změn signálu nebo symbolu za sekundu. Symbol je jednou z několika změn napětí, frekvence nebo fáze.
Binární formát NRZ má dva symboly reprezentované úrovněmi napětí, jeden pro každou 0 nebo 1. V tomto případě je přenosová rychlost nebo symbolová rychlost stejná jako bitová rychlost. Je však možné mít více než dva symboly v přenosovém intervalu, přičemž pro každý symbol je přiděleno několik bitů. V tomto případě lze data přes jakýkoli komunikační kanál přenášet pouze pomocí modulace.
Když přenosové médium nedokáže zpracovat původní signál, přichází do popředí modulace. Samozřejmě mluvíme o bezdrátových sítích. Původní binární signály nelze přenášet přímo, je nutné je přenést na rádiovou nosnou frekvenci. Některé kabelové datové protokoly také využívají modulaci ke zlepšení přenosových rychlostí. Toto se nazývá „širokopásmový přenos“.
Nahoře: modulační signál, původní signál
Použitím složených symbolů lze v každém symbolu přenášet více bitů. Pokud je například symbolová rychlost 4800 baudů a každý symbol se skládá ze dvou bitů, bude celková datová rychlost 9600 bps. Typicky je počet symbolů reprezentován nějakou mocninou 2. Jestliže N je počet bitů v symbolu, pak počet požadovaných symbolů bude S = 2N. Celková rychlost přenosu dat je tedy:
R = přenosová rychlost × log 2 S = přenosová rychlost × 3,32 log 1 0 S
Pokud je přenosová rychlost 4800 a na jeden znak připadají dva bity, je počet znaků 22 = 4.
Pak je bitrate:
R = 4800 × 3,32 log(4) = 4800 × 2 = 9600 bps
S jedním znakem na bit, jako je tomu u binárního formátu NRZ, jsou bitové a přenosové rychlosti stejné.
Víceúrovňová modulace
Vysokého datového toku lze dosáhnout mnoha modulačními metodami. Například klíčování s frekvenčním posunem (FSK) typicky používá dvě různé frekvence k reprezentaci logických 0s a 1s v každém intervalu symbolu. Zde je přenosová rychlost rovna přenosové rychlosti. Ale pokud každý symbol představuje dva bity, pak jsou vyžadovány čtyři frekvence (4FSK). V 4FSK je přenosová rychlost dvojnásobkem přenosové rychlosti.
Dalším běžným příkladem je klíčování fázovým posunem (PSK). V binárním PSK každý znak představuje 0 nebo 1. Binární 0 představuje 0° a binární 1 představuje 180°. Při jednom bitu na znak se přenosová rychlost rovná přenosové rychlosti. Poměr bit-to-symbol lze však snadno zvýšit (viz tabulka 1).
| Tabulka 1. | Binární klíčování fázovým posuvem. | ||||||||||
|
|||||||||||
Například v kvadraturním PSK jsou dva bity na symbol. Při použití této struktury a dvou bitů na přenosovou rychlost je přenosová rychlost dvojnásobkem přenosové rychlosti. Se třemi bity na baud bude modulace označena jako 8PSK a osm různých fázových posunů bude představovat tři bity. A u 16PSK představuje 16 fázových posunů 4 bity.
Jednou unikátní formou víceúrovňové modulace je kvadraturní amplitudová modulace (QAM). K vytvoření symbolů reprezentujících více bitů používá QAM kombinaci různých úrovní amplitudy a fázových posunů. Například 16QAM kóduje čtyři bity na symbol. Symboly jsou kombinací různých úrovní amplitudy a fázových posunů.
Pro vizuální zobrazení amplitudy a fáze nosné pro každou hodnotu 4bitového kódu se používá kvadraturní diagram, který má také romantický název „souhvězdí signálu“ (obrázek 2). Každý bod odpovídá určité nosné amplitudě a fázovému posunu. Celkem 16 znaků je zakódováno čtyřmi bity na znak, což má za následek přenosovou rychlost, která je 4násobkem přenosové rychlosti.
Proč několik bitů na baud?
Přenosem více než jednoho bitu na baud můžete odesílat data vysokou rychlostí přes užší kanál. Je třeba připomenout, že maximální možná rychlost přenosu dat je určena šířkou pásma přenosového kanálu.
Pokud vezmeme v úvahu nejhorší scénář střídání nul a jedniček v datovém toku, pak se maximální teoretická přenosová rychlost C pro danou šířku pásma B bude rovnat:
Nebo šířka pásma při maximální rychlosti:
Pro přenos signálu rychlostí 1 Mb/s potřebujete:
B = 1/2 = 0,5 MHz nebo 500 kHz
Při použití víceúrovňové modulace s několika bity na symbol bude maximální teoretická rychlost přenosu dat:
Zde N je počet znaků v intervalu znaků:
log2N = 3,32 log10N
Šířka pásma potřebná k zajištění požadované rychlosti na daném počtu úrovní se vypočítá takto:
Například šířku pásma potřebnou k dosažení přenosové rychlosti 1 Mb/s při dvou bitech na symbol a čtyřech úrovních lze definovat jako:
log2N = 3,32 log10 (4) = 2
B = 1/2(2) = 1/4 = 0,25 MHz
Počet symbolů potřebných k získání požadované datové rychlosti v pevné šířce pásma lze vypočítat jako:
3,32 logio N = C/2B
LogioN = C/2B = C/6,64B
N = log-1 (C/6,64B)
S použitím předchozího příkladu je počet symbolů požadovaných pro přenos rychlostí 1 Mbps přes kanál 250 kHz určen následovně:
logioN = C/6,64B = 1/6,64(0,25) = 0,60
N = log-1 (0,602) = 4 znaky
Tyto výpočty předpokládají, že v kanálu není žádný šum. Chcete-li vzít v úvahu hluk, musíte použít větu Shannon-Hartley:
C = B log 2 (S/N + 1)
C je kapacita kanálu v bitech za sekundu,
B je šířka pásma kanálu v hertzech,
S/N - odstup signálu od šumu.
Ve tvaru dekadického logaritmu:
C = 3,32 B log 10 (S/N + 1)
Jaká je maximální rychlost v kanálu 0,25 MHz s poměrem S/N 30 dB? 30 dB znamená 1000. Maximální rychlost je tedy:
C = 3,32 B logio (S/N + 1) = 3,32 (0,25) logio (1001) = 2,5 Mb/s
Shannon-Hartleyova věta konkrétně neuvádí, že k dosažení tohoto teoretického výsledku musí být použita víceúrovňová modulace. Pomocí předchozího postupu můžete zjistit, kolik bitů je potřeba na znak:
logioN = C/6,64B = 2,5/6,64(0,25) = 1,5
N = log-1 (1,5) = 32 znaků
Použití 32 znaků znamená pět bitů na znak (25 = 32).
Příklady měření přenosové rychlosti
Téměř všechna vysokorychlostní připojení využívají nějakou formu širokopásmového přenosu. Ve Wi-Fi využívají modulační schémata s ortogonálním frekvenčním multiplexováním (OFDM) QPSK, 16QAM a 64QAM.
Totéž platí pro mobilní technologii WiMAX a Long-Term Evolution (LTE) 4G. Přenos analogových a digitálních televizních signálů v systémech kabelové televize a vysokorychlostní přístup k internetu je založen na 16QAM a 64QAM, zatímco satelitní komunikace využívá QPSK a různé verze QAM.
Pro pozemní mobilní rádiové systémy veřejné bezpečnosti byly nedávno přijaty standardy modulace hlasu a dat 4FSK. Tato technika zúžení šířky pásma je navržena pro snížení šířky pásma z 25 kHz na kanál na 12,5 kHz a nakonec na 6,25 kHz. Výsledkem je, že do stejného spektrálního rozsahu lze umístit více kanálů pro jiné rozhlasové stanice.
Televize s vysokým rozlišením ve Spojených státech používá metodu modulace nazývanou osmiúrovňové zbytkové postranní pásmo nebo 8VSB. Tato metoda přiděluje tři bity na symbol na 8 úrovních amplitudy, což umožňuje přenos 10 800 tisíc symbolů za sekundu. Při 3 bitech na symbol by celková rychlost byla 3 × 10 800 000 = 32,4 Mbps. V kombinaci s metodou VSB, která přenáší pouze jedno celé postranní pásmo a část druhého, lze přenášet obrazová a zvuková data ve vysokém rozlišení přes 6 MHz široký televizní kanál.
A v elektronice - jednotka symbolické rychlosti, počet změn v informačním parametru periodického nosného signálu za sekundu. Pojmenováno po Emile Baudotovi, vynálezci Baudotova kódu, kódování znaků pro dálnopisy.
Často se mylně předpokládá, že Baud je počet bitů přenesených za sekundu. Ve skutečnosti to platí pouze pro binární kódování, které se ne vždy používá. Například moderní modemy používají kvadraturní amplitudovou modulaci (QAM) a několik (až 16) bitů informací lze zakódovat jednou změnou úrovně signálu. Například při symbolové rychlosti 2400 baudů může být přenosová rychlost 9600 bps díky skutečnosti, že v každém časovém slotu jsou přenášeny 4 bity.
Navíc k vyjadřování používají zadky plný kapacita kanálu, včetně servisních symbolů (bitů), pokud existují. Efektivní rychlost kanálu je vyjádřena v jiných jednotkách, například bitech za sekundu (bit/s, bps).
Odvozené jednotky
Napište recenzi na článek "Bod"
Poznámky
Viz také
Úryvek popisující Bod
- Teď!V té době Péťa v první místnosti, která viděla a popadla šavle a prožívala slast, kterou chlapci zažívají při pohledu na válečného staršího bratra, a zapomněla, že je neslušné, aby sestry viděly svlečené muže, otevřela dveře.
- To je tvoje šavle? - vykřikl. Dívky odskočily. Denisov s vyděšenýma očima schoval své chlupaté nohy do deky a ohlédl se na svého druha o pomoc. Dveře propustily Péťu a znovu se zavřely. Za dveřmi se ozval smích.
"Nikolenko, pojď ven v županu," řekl Natašin hlas.
- To je tvoje šavle? - zeptal se Péťa, - nebo je tvůj? - Oslovil kníratého černého Denisova s poslušnou úctou.
Rostov si spěšně nazul boty, oblékl si župan a vyšel ven. Natasha si obula jednu botu s ostruhou a vlezla do druhé. Sonya se točila a právě se chystala nafouknout si šaty a posadit se, když vyšel ven. Obě měly na sobě stejné zbrusu nové modré šaty – svěží, růžové, veselé. Sonya utekla a Natasha vzala svého bratra za paži, odvedla ho k pohovce a začali konverzovat. Neměli čas se jeden druhého ptát a odpovídat na otázky o tisících maličkostí, které by mohly zajímat jen je samotné. Natasha se smála každému slovu, které řekl a které řekla, ne proto, že to, co řekli, bylo vtipné, ale proto, že se bavila a nedokázala potlačit svou radost, kterou vyjadřoval smích.
- Oh, jak dobré, skvělé! – vše odsoudila. Rostov cítil, jak pod vlivem žhavých paprsků lásky, poprvé po roce a půl, rozkvetl na jeho duši a tváři ten dětský úsměv, který se nikdy neusmál od doby, kdy odešel z domova.
Ahoj všichni, dnes vám řeknu, co jsou bodas. Baud je jednotka rychlosti přenosu signálu měřená počtem diskrétních přechodů nebo událostí za sekundu. Baud se používá jako měrná jednotka pro indikaci rychlosti modemů pro vytáčené telefonní linky, vyjadřující počet změn stavu komunikačního kanálu za sekundu (u modemu skutečná nosná frekvence při přenosu dat).
Pojmenováno po Emile Baudotovi, vynálezci Baudotova kódu, kódování znaků pro dálnopisy.
Někdy se mylně předpokládá, že baud je počet bitů přenesených za sekundu. Ale to platí pouze pro binární kódování. Například moderní modemy používají kvadraturní amplitudové klíčování a několik (až 16) bitů informací lze zakódovat jednou změnou úrovně signálu.
Například při symbolové rychlosti 2400 baudů může být přenosová rychlost 9600 bps díky skutečnosti, že v každém časovém slotu jsou přenášeny 4 bity.
Přenosy navíc vyjadřují plnou kapacitu kanálu, včetně servisních symbolů (bitů), pokud existují. Efektivní rychlost kanálu je vyjádřena v jiných jednotkách, například bitech za sekundu (bit/s, bps).
Ve vysokorychlostních modemech nese jeden znak několik bitů. Například modemy V.22bis a V.32 přenášejí 4 bity na znak, V.32bis – 6 bitů a V.34 – 9.
Před příchodem DSL modemů nebyla rychlost internetu běžných uživatelů vysoká, ale nyní s nástupem technologií DSL a VPN je rychlost internetu často omezena pouze tarifem poskytovatele.
Takže jsem si jistý, že jste si rozšířili slovní zásobu termínů lokální sítě.
Jak převést baudy na bity
Existuje velmi dobrá webová stránka s kalkulačkou, která převádí baudy na bity. Samotný web je calc.ru.
