О заработке 

Что такое скорость передачи данных. Конспект урока: "Передача информации

Здравствуйте, дорогие читатели сайта сайт!

Вас наверняка интересовала скорость передачи данных по сети (в том числе Интернет), скорость записи на флэшку (или жесткий диск). Сегодня мы разберемся со скоростью передачи информации в компьютерной технике и узнаем, сколько в мегабите мегабайт !

Вам пригодится информация из предыдущего урока, если Вы его еще не читали, то обязательно начните с него.

Напомню, что на прошлом IT-уроке мы разобрались с битами, байтами и кратными приставками К, М, Г, Т и узнали сколько в килобайте байт (вот на урок 15).

Вспомнили? Тогда начнём!

Скорость передачи данных - единицы измерения

За минимальную единицу измерения скорости передачи данных приняли бит в секунду , (что не удивительно, ведь бит – это самая маленькая единица измерения количества информации).

Бит в секунду или бит/с (на английском bits per second или bps ) – это базовая единица, которой измеряют скорость передачи информации в вычислительной технике.

Так как при измерении количества информации используют не только биты, но и байты, то и скорость могут измерять в байтах в секунду . Напомню, что один байт содержит восемь бит (1 Байт = 8 бит).

Байт в секунду или Байт/с (на английском byte per second или Byte/s ) – также единица, которой измеряют скорость передачи информации (1 Байт/с = 8 бит/с).

* Попрошу Вас сразу обратить внимание, что при сокращении биты пишутся с маленькой буквы «б » (бит/с ), а байты пишутся с большой буквы «Б » (МБ/с ).

Копирование запрещено


Все виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), то есть в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц – машинным языком.

Эти цифры можно рассматривать как два равновероятностных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.

Даже сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания Binary digit, то есть двоичный разряд.

Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом две цифры несут информацию 2 бита, три разряда – 3 бита и т.д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.

Передача информации в информационной системе.

Система состоит из отправителя информации, линии связи и получателя информации. Сообщение для передачи его в соответствующий адрес должно быть предварительно преобразовано в сигнал. Под сигналом понимается изменяющаяся физическая величина, отображающее сообщение. Сигнал – материальный переносчик сообщения, то есть изменяющаяся физическая величина, обеспечивающая передачу информации по линии связи. Физическая среда, по которой происходит передача сигналов от передатчика к приемнику, называется линией связи.

В современной технике нашли применение электрические, электромагнитные, световые, механические, звуковые, ультразвуковые сигналы. Для передачи сообщений необходимо принять тот переносчик, который способен эффективно распределяться по используемой в системе линии связи.

Преобразование сообщений в сигналы, удобные для прохождения по линии связи, осуществляется передатчиком.

В процессе преобразования дискретных сообщений в сигнал происходит кодирование сообщения. В широком смысле кодированием называется преобразование сообщений в сигнал. В узком смысле кодирование – это отображение дискретных сообщений сигналами в виде определенных сочетаний символов. Устройство, осуществляющее кодирование называется кодером.

При передаче сигналы подвергаются воздействию помех. Под помехами подразумеваются любые мешающие внешние возмущения или воздействия (атмосферные помехи, влияние посторонних источников сигналов), а также искажения сигналов в самой аппаратуре (аппаратурные помехи), вызывающие случайное отклонение принятого сообщения (сигнала) от передаваемого.

На приемной стороне осуществляется обратная операция декодирования, т.е. восстановление по принятому сигналу переданного сообщения.

Решающее устройство, помещенное после приемника, осуществляет обработку принятого сигнала с целью наиболее полного извлечения из него информации.

Декодирующее устройство, (декодер) преобразует принятый сигнал к виду удобному для восприятия получателем.

Совокупность средств, предназначенных для передачи сигнала, называется каналом связи. Одна и та же линия связи может использоваться для передачи сигналов между многими источниками и приемниками, то есть линия связи может обслуживать несколько каналов.

При синтезе систем передачи информации приходится решать две основные проблемы, связанные с передачей сообщений:

Обеспечение помехоустойчивости передачи сообщений

Обеспечение высокой эффективности передачи сообщений

Под помехоустойчивостью понимается способность информации противостоять вредному воздействию помех. При данных условиях, т.е. при заданной помехе, помехоустойчивость определяет верность передачи информации. Под верностью понимается мера соответствия принятого сообщения (сигнала) переданному сообщению (сигналу).

Под эффективностью системы передачи информации понимается способность системы обеспечивать передачу заданного количества информации наиболее экономичным способом. Эффективность характеризует способность системы обеспечить передачу данного количества информации с наименьшими затратами мощности сигнала, времени и полосы частот.

Теория информации устанавливает критерии оценки помехоустойчивости и эффективности информационных систем, а также указывает общие пути повышения помехоустойчивости и эффективности.

Скорость передачи данных - скорость, с которой передается или принимается информация в двоичной форме. Обычно скорость передачи данных измеряется количеством бит, переданных в одну секунду.

Биты в секунду - единица скорости передачи информации, равная количеству двоичных разрядов, пропускаемых каналом связи в 1 секунду с учетом и полезной и служебной информации.

Пропускная способность канала связи - максимальная скорость передачи данных от источника к получателю.

Символы в секунду - единица измерения скорости передачи (только) полезной информации.

Переход к более крупным единицам измерения

Ограничения на максимальную мощность алфавита не существует, но есть алфавит, который можно считать достаточным (на современном этапе) для работы с информацией, как для человека, так и для технических устройств. Он включает в себя: латинский алфавит, алфавит языка страны, числа, спецсимволы - всего около 200 знаков. По приведенной выше таблице можно сделать вывод, что 7 битов информации недостаточно, требуется 8 битов, чтобы закодировать любой символ такого алфавита, 256 = 28. 8 бит образуют 1 байт. То есть для кодирования символа компьютерного алфавита используется 1 байт. Укрупнение единиц измерения информации аналогично применяемому в физике - используют приставки «кило», «мега», «гига». При этом следует помнить, что основание не 10, а 2.

1 Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байт,

1 Мб(мегабайт) = 210 Кб = 220 байт и т. д.

Умение оценивать количество информации в сообщении поможет определить скорость информационного потока по каналам связи. Максимальную скорость передачи информации по каналу связи называют пропускной способностью канала связи. Самым совершенным средством связи на сегодня являются оптические световоды. Информация передается в виде световых импульсов, посылаемых лазерным излучателем. У этих средств связи высокая помехоустойчивость и пропускная способность более 100Мбит/с.

Определение 1

Скорость передачи информации - это информационный объём, который передаётся в единицу времени.

Введение

Информация является основным термином в дисциплине информатика, который не имеет точной формулировки, но при этом, информация это:

  1. Предоставление новых фактов и знаний.
  2. Данные о предметах и событиях в окружающей среде, повышающие осведомлённость людей.
  3. Данные об объективной реальности внешней среды, уменьшающие пробелы в знаниях о различных явлениях и помогающие найти оптимальные решения.

Термин «информация» считается общенаучным, так как применяется в разных научных дисциплинах. Но, тем не менее, каждая научная дисциплина связывает этот термин с разными понятийными аспектами. Например, физика считает, что информация - это антиэнтропия (определяет упорядоченность и сложность системы).

В сообществе людей постоянно происходят процессы информационного обмена. Человек получает информацию из внешней среды при посредстве своих органов чувств, анализирует её и вырабатывает необходимые решения, которые затем воплощаются в практические воздействия на внешнюю среду. Информационные процессы представляют собой сбор, передачу, хранение и обработку информационных данных. Под передачей информации понимается операция трансляции сообщений от источника к приёмнику при помощи специальных каналов связи. Информационные данные могут передаваться в виде различных сигналов, которые сформированы из звука, света, ультразвука, электромагнитных волн, текста, графики и так далее. В качестве каналов связи возможно использовать атмосферу, различные кабельные сети, человека, его нервные клетки и так далее.

Определение 2

Под хранением информации понимается операция фиксации сообщения на каком-либо физическом носителе. В качестве носителя могут применяться бумажные и другие поверхности, магнитная лента, лазерные диски, жёсткие диски и другое.

Замечание 1

Под обработкой информации понимается операция формирования нового сообщения из набора существующих. При обработке информации есть вероятность увеличить её количество. Итогом обработки сообщений одного типа может стать выработка сообщений другого типа.

Скорость передачи информации

Замечание 2

Самой маленькой единицей измерения скорости трансляции данных считается один бит за одну секунду. Бит считается наименьшей единицей измерения информационного объёма. Бит/сек является основной единицей для измерения скорости информационной передачи в области вычислительной техники.

Но поскольку объём информации может ещё измеряться и в байтах, то существует и соответствующая единица измерения скорости, байт в секунду. Для справки, один байт - это восемь бит. И, соответственно, 1 Байт/с = 8 бит/с. Следует также обратить внимание на то обстоятельство, что в сокращённом формате бит пишется с маленькой буквы (бит/сек), а байт пишется с большой буквы (Б/сек). Но так как бит и байт представляют собой сравнительно небольшие объёмы данных, то для работы с большими информационными объёмами, применяются специальные умножающие приставки. Десятичный формат приставок хорошо нам известен из нашей обычной жизни при измерении длины, веса и так далее.

В частности, такими приставками являются:

  • кило (к), означает, что надо число умножить на тысячу (к примеру, один килограмм это тысяча грамм).
  • мега (М), означает, что необходимо число умножить на миллион (любопытно, что этот термин введён сравнительно недавно, в 1960 году).
  • гига (Г), означает, что число нужно умножить на один миллиард (ещё более странно, что этот термин зародился ещё в 1947 году, то есть на тринадцать лет раньше термина мега).

В сфере электронных вычислительных машин также используются приставки двоичного формата. Это следующие термины:

  • Киби (Ки), означает, что число надо умножить на1024 (то есть два в степени десять).
  • Меби (Ме), означает, что число следует умножить на 1 048 576 (220).
  • Гиби (Ги), означает, что число надо умножить на 1 073 741 824 (230).

Отметим также, что эта двоичная терминология была введена Международной Электротехнической Комиссией (МЭК) в 1999 году. Для измерения скоростных характеристик передачи информации могут применяться и десятичные приставки. Если для указания количества информационных данных применяются двоичные коэффициенты, то при определении скорости трансляции информации, как правило, применяют десятичные коэффициенты. То есть один кбит/сек соответствует 1000 бит/сек. Соответственно, один мегабит в секунду содержит один миллион бит в секунду, а один гигабит в секунду - это один миллиард бит в секунду. При использовании байтов, всё будет точно также, но при сокращениях будет большая буква Б и, конечно, надо помнить, что байт содержит восемь бит.

То есть: 1 килобайт в секунду (кбайт/сек или кБ/с или kB/s) равен 1000 байт/сек.

Для того, чтобы перевести килобиты и мегабиты в килобайты и мегабайты надо:

  • Для перевода количества информации в байтах в биты необходимо перемножить их на восемь.
  • Для перевода информационного объёма в битах в байты необходимо поделить на восемь.

Например, 100 Мбит/сек =100/8 =12,5 Мбайт/сек.

Двоичные коэффициенты для обозначения скорости передачи информации используются не очень часто. Например, 1 кибибит в секунду (1Кибит/сек или 1Kib/s) =1024 бит/сек. Здесь есть одна опасность. Иногда использование двоичных коэффициентов просто не указывают и есть вероятность что символ «М» означает не «Мега», а «Меби».

Скорость интернета

С момента появления сети интернет скорость передачи данных в сети измеряется в количестве бит в секунду. А количество данных, сохранённых на жёстком диске (или другом носителе), как правило, считается в байтах. Поэтому следует помнить, что при подключении к интернету, в предлагаемых тарифных планах скорость указывается в Мегабитах в секунду, а при реальном скачивании данных программное обеспечение указывает скорость в Мбайтах в секунду. То есть заявлено, к примеру, что скорость интернета будет 20 Мбит/сек, но реально мы видим 2,5 МБ/сек. Но никакого подвоха здесь нет, просто это восьмикратное отличие бита от байта.

Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени - секунду.

Единица измерения скорости передачи данных - бит в секунду.

Примечание. Часто используется единица измерения скорости - бод. Бод - число изменений состояния среды передачи в секунду. Так как каждое изменение состояния может соответствовать нескольким битам данных, то реальная скорость в битах в секунду может превышать скорость в бодах.

Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации.

Так, для асинхронных модемов и телефонного канала связи диапазон скоростей составляет 300-9600 бит/с, а для синхронных -1200- 19200 бит/с.

Для пользователей вычислительных сетей значение имеют не абстрактные биты в секунду, а информация, единицей измерения которой служат байты или знаки. Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени - секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений.

Единица измерения пропускной способности канала связи - знак в секунду.

Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Так как на основе обработки информации о состоянии объекта управления принимаются решения о том или ином ходе процесса, то от достоверности информации в конечном счете может зависеть судьба объекта. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Нецелесообразно использовать дорогостоящую аппаратуру, если относительно уровня достоверности канал связи не обеспечивает необходимых требований.

Единица измерения достоверности: количество ошибок на знак - ошибок/знак.

Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10-6 -10-7 ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков.

Наконец, надежность коммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы.

Единица измерения надежности: среднее время безотказной работы - час.

Для вычислительных сетей среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько тысяч часов.

С течением технического прогресса расширились и возможности интернета. Однако для того, чтобы пользователь мог ими воспользоваться в полной мере, необходимо стабильное и высокоскоростное соединение. В первую очередь оно зависит от пропускной способности каналов связи. Поэтому необходимо выяснить, как измерить скорость передачи данных и какие факторы на нее влияют.

Что такое пропускная способность каналов связи?

Для того чтобы ознакомиться и понять новый термин, нужно знать, что представляет собой канал связи. Если говорить простым языком, каналы связи - это устройства и средства, благодаря которым осуществляется передача на расстоянии. К примеру, связь между компьютерами осуществляется благодаря оптоволоконным и кабельным сетям. Кроме того, распространен способ связи по радиоканалу (компьютер, подключенный к модему или же сети Wi-Fi).

Пропускной же способностью называют максимальную скорость передачи информации за одну определенную единицу времени.

Обычно для обозначения пропускной способности используют следующие единицы:

Измерение пропускной способности

Измерение пропускной способности - достаточно важная операция. Она осуществляется для того, чтобы узнать точную скорость интернет-соединения. Измерение можно осуществить с помощью следующих действий:

  • Наиболее простое - загрузка объемного файла и отправление его на другой конец. Недостатком является то, что невозможно определить точность измерения.
  • Кроме того, можно воспользоваться ресурсом speedtest.net. Сервис позволяет измерить ширину интернет-канала, «ведущего» к серверу. Однако для целостного измерения этот способ также не подходит, сервис дает данные обо всей линии до сервера, а не о конкретном канале связи. Кроме того, подвергаемый измерению объект не имеет выхода в глобальную сеть Интернет.
  • Оптимальным решением для измерения станет клиент-серверная утилита Iperf. Она позволяет измерить время, количество переданных данных. После завершения операции программа предоставляет пользователю отчет.

Благодаря вышеперечисленным способам, можно без особых проблем измерить реальную скорость интернет-соединения. Если показания не удовлетворяют текущие потребности, то, возможно, нужно задуматься о смене провайдера.

Расчет пропускной способности

Для того чтобы найти и рассчитать пропускную способность линии связи, необходимо воспользоваться теоремой Шеннона-Хартли. Она гласит: найти пропускную способность канала (линии) связи можно, рассчитав взаимную связь между потенциальной пропускной способностью, а также полосой пропускания линии связи. Формула для расчета пропускной способности выглядит следующим образом:

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

В данной формуле каждый элемент имеет свое значение:

  • I - обозначает параметр максимальной пропускной способности.
  • G - параметр ширины полосы, предназначенной для пропускания сигнала.
  • A s / A n - соотношение шума и сигнала.

Теорема Шеннона-Хартли позволяет сказать, что для уменьшения внешних шумов или же увеличения силы сигнала лучше всего использовать широкий кабель для передачи данных.

Способы передачи сигнала

На сегодняшний день существует три основных способа передачи сигнала между компьютерами:

  • Передача по радиосетям.
  • Передача данных по кабелю.
  • Передача данных через оптоволоконные соединения.

Каждый из этих способов имеет индивидуальные характеристики каналов связи, речь о которых пойдет ниже.

К преимуществам передачи информации через радиоканалы можно отнести: универсальность использования, простоту монтажа и настройки такого оборудования. Как правило, для получения и способом используется радиопередатчик. Он может представлять собой модем для компьютера или же Wi-Fi адаптер.

Недостатками такого способа передачи можно назвать нестабильную и сравнительно низкую скорость, большую зависимость от наличия радиовышек, а также дороговизну использования (мобильный интернет практически в два раза дороже «стационарного»).

Плюсами передачи данных по кабелю являются: надежность, простота эксплуатации и обслуживания. Информация передается посредством электрического тока. Условно говоря, ток под определенным напряжением перемещается из пункта А в пункт Б. А позже преобразуется в информацию. Провода отлично выдерживают перепады температур, сгибания и механическое воздействие. К минусам можно отнести нестабильную скорость, а также ухудшение соединения из-за дождя или грозы.

Пожалуй, самой совершенной на данный момент технологией по передаче данных является использование оптоволоконного кабеля. В конструкции каналов связи сети каналов связи применяются миллионы мельчайших стеклянных трубок. А сигнал, передаваемый по ним, представляет собой световой импульс. Так как скорость света в несколько раз выше скорости тока, данная технология позволила в несколько сотен раз ускорить интернет-соединение.

К недостаткам же можно отнести хрупкость оптоволоконных кабелей. Во-первых, они не выдерживают механические повреждения: разбившиеся трубки не могут пропускать через себя световой сигнал, также резкие перепады температур приводят к их растрескиванию. Ну а повышенный радиационный фон делает трубки мутными - из-за этого сигнал может ухудшаться. Кроме того, оптоволоконный кабель тяжело восстановить в случае разрыва, поэтому приходится полностью его менять.

Вышесказанное наводит на мысль о том, что с течением времени каналы связи и сети каналов связи совершенствуются, что приводит к увеличению скорости передачи данных.

Средняя пропускная способность линий связи

Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что каналы связи различны по своим свойствам, которые влияют на скорость передачи информации. Как говорилось ранее, каналы связи могут быть проводными, беспроводными и основанными на использовании оптоволоконных кабелей. Последний тип создания сетей передачи данных наиболее эффективен. И его средняя пропускная способность канала связи - 100 мбит/c.

Что такое бит? Как измеряется скорость в битах?

Битовая скорость - показатель измерения скорости соединения. Рассчитывается в битах, мельчайших единицах хранения информации, на 1 секунду. Она была присуща каналам связи в эпоху «раннего развития» интернета: на тот момент в глобальной паутине в основном передавались текстовые файлы.

Сейчас базовой единицей измерения признается 1 байт. Он, в свою очередь, равен 8 битам. Начинающие пользователи очень часто совершают грубую ошибку: путают килобиты и килобайты. Отсюда возникает и недоумение, когда канал с пропускной способностью 512 кбит/с не оправдывает ожиданий и выдает скорость всего лишь 64 КБ/с. Чтобы не путать, нужно запомнить, что если для обозначения скорости используются биты, то запись будет сделана без сокращений: бит/с, кбит/с, kbit/s или kbps.

Факторы, влияющие на скорость интернета

Как известно, от пропускной способности канала связи зависит и конечная скорость интернета. Также на скорость передачи информации влияют:

  • Способы соединения.

Радиоволны, кабели и оптоволоконные кабели. О свойствах, преимуществах и недостатках этих способов соединения говорилось выше.

  • Загруженность серверов.

Чем больше загружен сервер, тем медленнее он принимает или передает файлы и сигналы.

  • Внешние помехи.

Наиболее сильно помехи оказывают влияние на соединение, созданное с помощью радиоволн. Это вызвано сотовыми телефонами, радиоприемниками и прочими приемниками и передатчиками радиосигнала.

Безусловно, способы соединения, состояние серверов и наличие помех играют важную роль в обеспечении скоростного интернета. Однако даже если вышеперечисленные показатели в норме, а интернет имеет низкую скорость, то дело скрывается в сетевом оборудовании компьютера. Современные сетевые карты способны поддерживать интернет-соединение со скоростью до 100 Мбит в секунду. Раньше карты могли максимально обеспечивать пропускную способность в 30 и 50 Мбит в секунду соответственно.

Как увеличить скорость интернета?

Как было сказано ранее, пропускная способность канала связи зависит от многих факторов: способа соединения, работоспособности сервера, наличия шумов и помех, а также состояния сетевого оборудования. Для увеличения скорости соединения в бытовых условиях можно заменить сетевое оборудование на более совершенное, а также перейти на другой способ соединения (с радиоволн на кабель или оптоволокно).

В заключение

В качестве подведения итогов стоит сказать о том, что пропускная способность канала связи и скорость интернета - это не одно и то же. Для расчета первой величины необходимо воспользоваться законом Шеннона-Хартли. Согласно ему, шумы можно уменьшить, а также увеличить силу сигнала посредством замены канала передачи на более широкий.

Увеличение скорости интернет-соединения тоже возможно. Но оно осуществляется путем смены провайдера, замены способа подключения, усовершенствования сетевого оборудования, а также ограждения устройств для передачи и приема информации от источников, вызывающих помехи.