характеристика каналов передачи информации пропускная способность какой самый скоростной канал

Характеристика каналов передачи информации пропускная способность какой самый скоростной канал

Скорость передачи информации. Пропускная способность канала связи.

Обмен информацией производится по каналам передачи информации.

Каналы передачи информации могут использовать различные физические принципы. Так, при непосредственном общении людей информация передаётся с помощью звуковых волн, а при разговоре по телефону — с помощью электрических сигналов, которые распространяются по линиям связи.

Канал связи — технические средства, позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии.

Компьютеры могут обмениваться информацией с использованием каналов связи различной физической природы: кабельных, оптоволоконных, радиоканалов и др.

Скорость передачи информации (скорость информационного потока) — количество информации, передаваемое за единицу времени.

Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информации, канал передачи информации и получателя информации.

Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность.

Пропускная способность канала — максимальная скорость передачи информации по каналу связи в единицу времени.

Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени.

Объем переданной информации V вычисляется по формуле:

где q — пропускная способность канала (в битах в секунду или подобных единицах), а t — время передачи.

Обычно пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с.

Однако иногда в качестве единицы используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/с иМбайт/с.

Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи информации такие же, как между единицами измерения количества информации:

1 байт/с = 23 бит/с = 8 бит/с;1 Кбит/с = 210 бит/с = 1024 бит/с;1 Мбит/с = 210 Кбит/с = 1024 Кбит/с;1 Гбит/с = 210 Мбит/с = 1024 Мбит/с.

Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28 800 бит/с, чтобы передать 100страниц текста в 30 строк по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется 1 байтом?

Решение. Вычислим объем файла в битах V=100⋅30⋅60⋅8 бит =1440000 бит.

Скорость передачи сообщения q = 28 800 бит/с.

Рассмотрим более сложную задачу.

Устройство A передает информацию устройству C через устройство B в рамках следующих правил:

1. Информация передается пакетами по 200 байт.
2. Устройство B может одновременно принимать информацию от устройства А и передавать ранее полученную информацию устройству C.
3. Устройство B может передавать очередной пакет устройству С только после того, как полностью получит этот пакет от устройства A.
4. Устройство B обладает неограниченным по объему буфером, в котором может хранить полученные от устройства A, но еще не переданные устройству C пакеты.

Пропускная способность канала между A и B – 100 байт в секунду.

Пропускная способность канала между B и C – 50 байт в секунду.

Было отправлено два пакета информации. Через сколько секунд C закончит прием всей информации от A?

Решение. Так как скорость приема информации устройством B больше, чем скорость ее передачи устройству С,то время передачи сложится из двух этапов.

Продемонстрируем это графически:

Время передачи первого пакета информации от А устройству В равно t1=V1q1=200100=2 секунды.

Далее приём информации от А и передача ее устройству С осуществляются устройством В одновременно, поэтому достаточно вычислить время передачи всех трёх пакетов информации от В к С:

Источник

Скорость передачи информации. Системы, компоненты, состояние и взаимодействие компонентов

Скорость передачи информации. Системы, компоненты, состояние и взаимодействие компонентов

В данной статье рассмотрены задания, встречающиеся на ЕГЭ по информатике 2020, рассмотрим три темы из раздела, касающегося информации и информационных процессов, а именно скорость передаваемой информации, её системы и компоненты, а также моделирование. Темы статьи определены в соответствии с элементами содержания, определяемыми кодификатором требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения ЕГЭ по информатике, итак, перейдём к рассмотрению скорости информации.

Информационный обмен осуществляется с помощью каналов передачи информации. Эти каналы используют различные принципы. Например, при живом разговоре информация передаётся по звуковым каналам, а по телефону с использованием сигналов электричества, распространяющихся по каналам связи.

Канал связи представляет собой средство для передачи определённых сведений на расстоянии. Например, персональные компьютеры обмениваются информацией с помощью кабельных каналов, радиоканалов и так далее.

Скорость передаваемой информации, то есть потока информации – это объём информации, который передаётся за определённое количество времени. Схема передачи сведений представляет собой взаимодействие канала передачи, получателя и отправителя.

Одна из основных характеристик передачи информации – пропускная способность.

Пропускной способностью является скорость передачи по определённому каналу за определённый промежуток времени. Способность равна объёму информации, передаваемой в определённый промежуток времени.

Объём такой информации можно найти с помощью формулы: v = q * t. Здесь q – пропускная способность, исчисляемая в битах, t – время, за которое выполняется передача информации.

В большинстве случаев пропускную способность находят в битах за секунду. Иногда используют байт в секунду.

Рассмотрим соотношение между пропускной способностью и единицами для измерения объёма информации:

— 8 бит / с = 2^3 бит / с = 1 байт / с.;

— 1000 бит / с = 2^10 бит / с = 1 кбит / с.;

— 1000 кбит / с = 2^10 кбит / с.;

— 1000 мбит / с = 2^10 мбит / с = 1 гбит / с.;

Довольно часто в КИМах ЕГЭ по информатике встречаются задания, касающиеся темы вычисления скорости информации.

Рассмотрим пример решения задачи. В условии сказано, что модем передаёт информацию со скоростью 30000 бит / с. Для передачи 200 страниц текста, состоящего из 40 строк по 80 символов каждой. При этом, один символ ранен одному байту.

Найти: время, требующееся модему на выполнение этой операции.

Решение: Следует вычислить объём данного файла, поэтому v = 200 * 40 * 80 * 8 бит = 5120000.

Из условия задачи следует, что скорость передачи равна 30000 бит поэтому время будет равно t = v / q = 5120000 / 30000 = 170,6 секунд.

Ответ: для передачи информации модему понадобится 170,6 секунд.

Рассмотрим второй раздел статьи об информационном взаимодействии.

Начнём с разбора понятия информационной системы. Итак, информационная система – это объекты, связанные между собой. При этом все элементы системы являются её компонентами, то есть неотъемлемой частью системы. Принято считать, что компоненты системы хранят информацию, отвечают за её кодирование и предоставлять источникам в определённом виде.

Информационной средой называют функции и программы, предоставляемые различным источникам в информационной системе.

Функции и программы могут изменяться в соответствии со сферами деятельности, с которыми работает пользователь.

Рассмотрим основные свойства информационной системы:

— Возможность хранения, передачи, изменения и другое;

— Содержание определённых для каждого пользователя функций;

Информационная система, в свою очередь, состоит из набора определённых компонентов, рассмотрим их:

— Структура и база данных;

— Необходимые программы для функционирования системы;

— Программа управления базами данных;

— Необходимые технические средства;

Все средства состоят из определённых компонентов:

— Техника, то есть модемы, сервер, принтер, сканер, компьютер и так далее;

— Техника для связи (телефоны, факсы, электронная почта и так далее).

Информационным взаимодействием является связь между компонентами системы, которым свойственно изменяться.

Рассмотрим признаки, характеризующие эту связь:

Системой управления называют объекты, отвечающие за функционирование информационной системы.

В обязательном порядке у системы должна быть связь с пользователем информации. Она нужна для своевременного нахождения сбоев в системе и их устранения.

Моделирование

Моделирование в информатике является методом для познавания мира, этот метод включает в себя создание и исследование различных объектов.

Моделью считают определённый объект, обладающий общими свойствами с другим объектом, процессом и явлением.

Информационные модели представляют собой кодирование объекта на определённом языке.

В информатике решение определённой задачи задаёт следующая цепь:

В данной цепи важным является раздел модели, так он является необходимым условием задачи.

Рассмотрим основные типы моделей:

— Педагогические и другие.

Данные модели различаются по своему применению и функциям.

Классифицировать модели можно разными способами, такими как цели, способы, степени, времени и так далее.

В большинстве случаев все модели делят на три класса:

У материальных моделей рассматривают те же свойства, сто и у объекта моделирования.

Следует обратить внимание на деление знаковых моделей:

Описательные модели доступны на профессиональном уровне людей. То есть это может быть инструкция по эксплуатации техники, документы и так далее.

Математические модели служат для описания процессов, явлений и объектов в обществе с помощью применения математического языка (формул и символов).

Информационные модели применяют с помощью кода, называемого двоичным. В него переводят информацию из любого её вида.

Таким образом, в мире существует большое количество информационных моделей и систем.

Согласно демонстрационному варианту ЕГЭ по информатике 2020, работа состоит из двадцати семи заданий. Задания базируются, исходя из уровня сложности. Этот уровень обычно делят на задания базового, повышенного и высокого уровня. Базовый уровень состоит из двенадцати заданий, повышенный – одиннадцати и высокий – четырёх. Содержаться задания как требующие развёрнутого, так и краткого ответа. Таким образом, система оценивания ЕГЭ по информатике складывается из суммы набранных баллов за выполненные задания. Как правило, за выполнение одного задания можно набрать от нуля до четырёх баллов, исходя из правильности ответа на ваше задание.

Изучив данную статью и просмотрев решение примеров задач, вы будете на высоком уровне ориентироваться в данной теме. Также в процессе подготовки к экзамену рекомендуем ознакомиться с дополнительными материалами по теме.

Источник

Характеристика каналов передачи информации пропускная способность какой самый скоростной канал

Линия связи (см. рисунок ниже) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи(channel).

Рис. Состав линии связи.

Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие (см. рисунок ниже):

Рис. Типы линий связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

Типы характеристик и способы их определения.

К основным характеристикам линий связи относятся:

Однако нельзя говорить о пропускной способности линии связи, до того как для нее определен протокол физического уровня. Именно в таких случаях, когда только предстоит определить, какой из множества существующих протоколов можно использовать на данной линии, очень важными являются остальные характеристики линии, такие как полоса пропускания, перекрестные наводки, помехоустойчивость и другие характеристики.

Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается с помощью таких характеристик, как амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание на определенной частоте.

Амплитудно-частотная характеристика показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют также такой параметр сигнала, как его мощность.

Рис. Амплитудно-частотная характеристика.

Знание амплитудно-частотной характеристики реальной линии позволяет определить форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала. Для этого необходимо найти спектр входного сигнала, преобразовать амплитуду составляющих его гармоник в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, а затем найти форму выходного сигнала, сложив преобразованные гармоники.

Затухание (attenuation) определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. Таким образом, затухание представляет собой одну точку из амплитудно-частотной характеристики линии. Часто при эксплуатации линии заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по линии сигналов. Более точные оценки возможны при знании затухания на нескольких частотах, соответствующих нескольким основным гармоникам передаваемого сигнала.

где Р вы х

Так как мощность выходного сигнала кабеля без промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля всегда является отрицательной величиной.

Абсолютный уровень мощности, например уровень мощности передатчика, также измеряется в децибелах. При этом в качестве базового значения мощности сигнала, относительно которого измеряется текущая мощность, принимается значение в 1 мВт. Таким образом, уровень мощности р вычисляется по следующей формуле:

р = 10 log 10 Р/1мВт [дБм],

Таким образом, амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание являются универсальными характеристиками, и их знание позволяет сделать вывод о том, как через линию связи будут передаваться сигналы любой формы.

Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности.

Рис. Полосы пропускания линий связи и популярные частотные диапазоны.

Пропускная способность линии.

Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала (то есть те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при распознавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с заданной пропускной способностью.

Р ис. Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала.

Теория информации говорит, что любое различимое и непредсказуемое изменение принимаемого сигнала несет в себе информацию. В соответствии с этим прием синусоиды, у которой амплитуда, фаза и частота остаются неизменными, информации не несет, так как изменение сигнала хотя и происходит, но является хорошо предсказуемым. Аналогично, не несут в себе информации импульсы на тактовой шине компьютера, так как их изменения также постоянны во времени. А вот импульсы на шине данных предсказать заранее нельзя, поэтому они переносят информацию между отдельными блоками или устройствами.

Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Период времени между соседними изменениями информационного сигнала называется тактом работы передатчика.

Пропускная способность линии в битах в секунду в общем случае не совпадает с числом бод. Она может быть как выше, так и ниже числа бод, и это соотношение зависит от способа кодирования.

Если сигнал имеет более двух различимых состояний, то пропускная способность в битах в секунду будет выше, чем число бод. Например, если информационными параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды, причем различаются 4 состояния фазы в 0,90,180 и 270 градусов и два значения амплитуды сигнала, то информационный сигнал может иметь 8 различимых состояний. В этом случае модем, работающий со скоростью 2400 бод (с тактовой частотой 2400 Гц) передает информацию со скоростью 7200 бит/с, так как при одном изменении сигнала передается 3 бита информации.

Показатель NEXT обычно используется применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для одинарного коаксиального кабеля (то есть состоящего из одной экранированной жилы) этот показатель не имеет смысла, а для двойного коаксиального кабеля он также не применяется вследствие высокой степени защищенности каждой жилы. Оптические волокна также не создают сколь-нибудь заметных помех друг для друга.

В связи с тем, что в некоторых новых технологиях используется передача данных одновременно по нескольким витым парам, в последнее время стал применяться показатель PowerSUM, являющийся модификацией показателя NEXT. Этот показатель отражает суммарную мощность перекрестных наводок от всех передающих пар в кабеле.

Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.

Источник

Характеристика каналов передачи информации пропускная способность какой самый скоростной канал

— Предложенная нагрузка — поток, данных, поступающий от пользователя на вход сети. Её можно характеризовать скоростью подачи данных в сеть — в бит/с, кбит/с, мбит/с.

— Скорость передачи данных — фактическая скорость потока данных, прошедшего через сеть. Эта скорость может быть меньше скорости предложенной нагрузки, так как данные в сети могут искажаться и теряться

— Емкость канала, или пропускная способность представляет собой максимально возможную скорость передачи информации по каналу. Спецификой этой характеристики является то, что она отражает не только параметры физической среды передачи, но и особенности выбранного способа передачи дискретной информации по этой среде. Например, емкость канала связи в Ethernet на оптоволокне равна около 10 мбит/с. Эта скорость является предельно возможной для сочетания возможностей компании и самого волокна. Но, как ни странно, для одного и того же волокна моно разработать и другую технологию передачи данных, отличающуюся способом кодирования, тактовой частотой и т.д.,которое будет иметь др. Емкость. Самое главное то, что передатчик должен работать со скоростью, равной пропускной способности канала или иначе с битовой скоростью передатчика.

— Полоса пропускания. У термина есть 2 значения. Во-первых, с его помощью могут характеризовать среду передачи. В этом случае он определяет ширину полосы частот, которую линия передает без существенных искажений. Во-вторых, может использоваться как синоним термина ‘емкость канала связи’.В первом случае полоса пропускания измеряется в Герцах (Гц), во втором — в бит/с.

Характеристика передачи в 1 или в обе стороны

Ещё одна группа характеристик канала связи связана с возможностями передачи информации в одну или обе стороны. При коммуникации 2х компьютеров обычно требуется передавать информацию в обоих направлениях. Даже в случае, когда пользователю кажется, что он только получает информацию (например скачает какой-нибудь файл с интернета или отправляет письмо), обмен информации идет в обоих направлениях. Просто существует основной поток данных, который интересует пользователя и вспомогательный поток противоположенного направления, который образует квитанции о получении этих данных. Физические каналы связи делятся на несколько типов, в зависимости от того могут они передавать в информацию в обоих направлениях или нет.

1. Дуплексный канал обеспечивает одновременную передачу информации в обоих направлениях. Дуплексный канал может состоять из 2-ух физических сред, каждая из которых используется для передачи только в одном направлении. Возможен вариант, когда среда служит для одновременной передачи встречных потоков, в этом случае применяются дополнительные методы выделения каждого потока из суммарного сигнала.
2. Полудуплексный канал так же обеспечивает передачу информации в обоих направлениях, но не одновременно, а по очереди. То есть в течение определённого периода времени информация передается в одном направлении, а в течение следующего — в обратном.
3. Симплексный канал позволяет передавать информацию только в одном направлении. Часто дуплексный канал состоит из 2-ух симплексных.

Источник