Как определить скорость передаваемой информации. Как вычислить скорость передачи данных. Введение нового материала

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:

Предоставление новых фактов и знаний.
Данные о предметах и событиях в окружающей среде, повышающие осведомлённость людей.
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.

В случае со скоростью передачи информации эти “красивые цифры” запутывают. Конечно, тут ситуация всё-таки другая- это путаница между стандартом (где скорость названа по тому, какова она на канальном уровне) и реальностью, но смысл очень похож: цифра на наклейке не соответствует тому, что вы видите глазами, включив компьютер. Вот с этой путаницей и попытаемся разобраться.

Существуют два типа подключения- с помощью кабеля, и по воздуху, беспроводным способом.

Подключение кабелем.

В этом случае проблем с цифрами меньше всего. Подключение происходит на скорости 10, 100 или 1000 мегабит (1 гигабит) в секунду. Это – не “скорость интернета”, не скорость открытия страниц или скачки файлов. Это только скорость между двумя точками, которые соединяет такой кабель. Из вашего компьютера кабель может идти в рутер (модем), в другой компьютер или в подъезд, к аппаратуре провайдера, но в любом случае эта скорость говорит только о том, что соединение между этими двумя точками произошло на указанной скорости.

Скорость передачи данных ограничена не только типом кабеля, но в и довольно сильно– скоростью вашего жёсткого диска. На гигабитном подключении скорость передачи файла упрётся именно в это, и достичь реальных 120 мегабайт в секунду можно только в некоторых случаях.

Скорость подключения выбирается автоматически в зависимости от того, как “договорятся” ваши соединяемые устройства, по самому медленному из них. Если у вас гигабитная сетевая карта (а их сейчас большинство в компьютерах), а с другого конца- 100 мегабитная аппаратура, то скорость подключения будет установлена в 100mbit. Никаких дополнительных установок скорости делать не надо, если это требуется-это показатель того, что есть проблема с кабелем, или с аппаратурой у вас или на другом конце, и потому максимальная скорость автоматически не выставляется.

Беспроводное подключение.

А вот с этим типом подключения проблем и путаницы намного больше. Дело в том, что при беспроводном подключении скорость передачи данных- примерно в два раза меньше, чем говорит цифра стандарта. Как это выглядит в реальных данных- смотрим таблицу.

Стандарт	Частота и ширина полосы пропускания	Скорость по стандарту	Реальная скорость передачи файлов	Дополнительная информация
Wi-Fi 802.11a	5Ghz. (20Mhz)	54 mbit/s		В настоящее время в бытовой аппаратуре используется редко, встречается в сетях провайдеров.
Wi-Fi 802.11b	2,4Ghz(20Mhz)	11 mbit/s	ок. 0.6 мегабайт (4,8 мегабита) в секунду	В настоящее время используется только для связи “компьютер-компьютер” (Ad-Hoc)
Wi-Fi 802.11g	2,4Ghz(20Mhz)	54 mbit/s	ок. 3 мегабайт (24 мегабита) в секунду	Пока что самый распространённый тип подключения.
Wi-Fi 802.11n	2,4Ghz/5Ghz(20Mhz/40Mhz)	150, 300, 600 mbit/s	5-10 мегабайт в секунду.	Условно 1 поток (антенна) – 150 мегабит, рутер (сетевая) с 4мя антеннами поддерживает 600mbps

Как видите, все очень печально и некрасиво, а хвалёный “N” вообще и близко не показывает тех цифр, которые хотелось бы увидеть. Кроме того, такая скорость обеспечивается при условиях окружающей среды, близких к идеальным: нет помех, нет стен с металлом между рутером и компьютером (лучше-прямая видимость), и чем меньше расстояние, тем лучше. В типовой трёхкомнатной квартире железобетонного дома беспроводная точка доступа, установленная в дальней части квартиры, может быть практически неуловима из противоположной части. Стандарт “N” обеспечивает лучшее покрытие, и это его преимущество лично для меня важнее, чем скорость; да и на скорости качественное покрытие сказывается хорошо: там, где скорость передачи данных при использовании аппаратуры с “G” равна 1 мегабиту, только лишь использование “N” способно увеличить её в несколько раз. Однако совершенно не факт, что так будет всегда- дело в диапазонах, в некоторых случаях такое переключение не даёт результата.

На скорость влияет так же производительность устройства, раздающего интернет (рутера, точки доступа) При активном использовании торрентов, например, скорость передачи данных через рутер может существенно упасть- его процессор просто не справится с потоком данных.

Ещё на скорость влияет выбранный тип шифрования. Из самого названия понятно, что “шифрование” –это обработка данных с целью их закодировать. Могут использоваться разные методы шифрования, а отсюда-разная производительность устройства, которое это шифрование-дешифрование выполняет. Поэтому рекомендуется выставлять в параметрах беспроводной сети тип шифрования WPA2 – это максимально быстрый и наиболее защищённый на данный момент тип шифрования. Собственно говоря, по стандарту любой другой тип шифрования и не даст включиться “N” на “полную мощность”, но некоторые китайские рутеры плюют на стандарты.

Ещё один момент. Для того, чтоб получить все преимущества стандарта N (особенно для аппаратуры, поддерживающей MIMO), точка доступа должна обязательно быть выставлена в режим “N Only”.

Если вы выбрали “G+N Mixed” (любой “смешанный” режим), велика вероятность того, что ваши устройства будут стараться связаться не на на максимальной скорости. Это плата за совместимость стандартов. Если ваши устройства поддерживают “N”, забудьте об остальных режимах- зачем терять предлагаемые преимущества? Использование в одной сети одновременно и G, и N аппаратуры лишит вас их. Однако существуют рутеры, имеющие два передатчика, и позволяющие работать в двух разных частотных диапазонах одновременно, но это скорее редкость, а цена их гораздо выше (пример- Asus RT-N56U).

Другие типы подключения.

Помимо описанных, конечно, существуют и другие типы подключения. Устаревший вариант– подключение по коаксиальному кабелю, необычный вариант подключения через электросеть здания, множество вариантов подключения с использованием сетей мобильной связи- 3G, новый LTE, относительно малораспространённый WiMAX. Любой из этих типов подключения имеет характеристики скорости, и любой из них оперирует понятием “скорость ДО”. Вас не обманывают (ну формально не обманывают), но обращать внимание на эти цифры имеет смысл, понимая, что в реальности они значат.

Единицы измерения.

Существует путаница, вызванная неправильным использованием единиц измерения. Наверно, это тема для другой статьи (по сетям и подключениям, которую я в скором времени напишу), но всё-таки и тут (сжато) будет к месту.

В компьютерном мире принята двоичная система счисления. Наименьшая единица измерения- бит. Следующая- байт.

По возрастающей:

1 байт = 8 бит

1024 бит = 1 килобит (kb)

8 килобит = 1 килобайт (KB)

128 килобайт = 1 мегабит (mb)

8 мегабит = 1 мегабайт (MB)

1024 килобайт = 1 мегабайт (MB)

128 мегабайта = 1 гигабит (gb)

8 гигабит = 1 гигабайт (GB)

1024 мегабайт = 1 гигабайт (GB)

Вроде бы всё понятно. Но! Вдруг оказывается, что и тут есть путаница. Вот что говорит википедия :

При обозначении скоростей телекоммуникационных соединений, например, 100 Мбит/с в стандарте 100BASE-TX («медный» Fast Ethernet) соответствует скорости передачи именно 100 000 000 бит/с, а 10 Гбит/с в стандарте 10GBASE-X (Ten Gigabit Ethernet) — 10 000 000 000 бит/с.

Кому верить? Решайте сами, как вам удобнее, почитайте ту же википедию. Дело в том,что написанное в википедии –не является истиной в последней инстанции, её пишут люди (фактически-любой человек может там что-то написать). А вот в учебниках (в частности,в учебнике “Компьютерные сети” от Олифер В.Г., Олифер Н.А.) – исчисление нормальное, двоичное, и в 100 мегабитах –12.5 мегабайт, и именно 12 мегабайт вы увидите, скачивая файл по 100-мегабитной локалке, практически в любой программе.

Разные программы отображают скорость по-разному –какие-то в килобайтах, какие-то в килобитах. Формально, если речь идёт о *байтах, ставится большая буква, о *битах-маленькая (обозначение КB (КБ, иногда kB или кБ, или Кбайт)) –обозначает “килобайт”, kb (кб, или кбит)- “килобит”, и т.д.), но это не закреплённое железно правило.

Думаете, скорость вашего широкополосного подключения к интернету быстрая? Осторожно, после прочтения данной статьи ваше отношение к слову "быстро" относительно передачи данных может сильно измениться. Представьте объем вашего жесткого диска на компьютере и определитесь, какая скорость его заполнения является быстрой -1 Гбит/с или может быть 100 Гбит/с, тогда 1 терабайтный диск заполнится уже через 10 сек? Если бы книга рекордов Гиннеса констатировала рекорды по скорости передачи информации, то ей бы пришлось обработать все приведенные далее эксперименты.

В конце ХХ в., то есть еще относительно недавно, скорости в магистральных каналах связи не превышали десятков Гбит/с. В то же время пользователи интернета с помощью телефонных линий и модемов наслаждались скоростью в десятки килобит в секунду. Интернет был по карточкам и цены за услугу были немаленькие - тарифы приводились, как правило, в у.е. На загрузку одной картинки порой даже уходило несколько часов и как точно подметил один из пользователей интернета того времени: "Это был интернет, когда за одну ночь можно было только несколько женщин в интернете посмотреть". Такая скорость передачи данных медленная? Возможно. Однако стоит помнить, что все в мире относительно. Например, если бы сейчас был 1839 г., то неким подобием интернета для нас бы представляла самая протяженная в мире оптическая телеграфная линии связи Петербург-Варшава. Длина этой линии связи для ХIХ века кажется просто заоблачной - 1200 км, состоит она из 150 ретранслирующих транзитных вышек. Любой гражданин может воспользоваться этой линией и послать "оптическую" телеграмму. Скорость "колоссальная" - 45 символов на расстояние 1200 км можно передать всего за 22 минуты, никакая конная почтовая связь здесь и рядом не стояла!

Вернемся в ХХI век и посмотрим, что в сравнении с описанными выше временами мы сегодня имеем. Минимальные тарифы у крупных провайдеров проводного интернета исчисляются уже не единицами, а несколькими десятками Мбит/с; смотреть видео с разрешением менее 480pi мы не уже хотим, такое качество картинки нас уже не устраивает.

Посмотрим среднюю скорость интернета в разных странах мира. Представленные результаты составлены CDN-провайдером Akamai Technologies. Как видно, даже в республике Парагвай уже в 2015 году средняя скорость соединения по стране превышала 1.5 Мбит/с (кстати, Парагвай имеет близкий для нас русских по транслитерации домен - *.py).

На сегодняшний день средняя скорость интернет соединений в мире составляет 6.3 Мбит/с . Наибольшая средняя скорость наблюдается в Южной Корее 28.6 Мбит/с, на втором месте Норвегия -23.5 Мбит/с, на третьем Швеция - 22.5 Мбит/с. Ниже приведена диаграмма, показывающая среднюю скорость интернета по лидирующим в этом показателе странам на начало 2017 года.

Хронология мировых рекордов скоростей передачи данных

Поскольку сегодня неоспоримым рекордсменом по дальности и скорости передачи являются волоконно-оптические системы передачи, акцент будет делаться именно на них.

С каких скоростей все начиналось? После многочисленных исследований в период с 1975 по 1980 гг. появилась первая коммерческая волоконно-оптическая система, работающая с излучением на длине волны 0,8 мкм на полупроводниковом лазере на основе арсенида галлия.

22 апреля 1977 года в Лонг-Бич, штат Калифорния, компания General Telephone and Electronics впервые использовала оптический канал для передачи телефонного трафика на скорости 6 Мбит/с . При такой скорости, можно организовать одновременную передачу до 94 простейших цифровых телефонных каналов.

Максимальная скорость оптических систем передачи в экспериментальных исследовательских установках этого времени доходило до 45 Мбит/с , максимальное расстояние между регенераторами - 10 км .

В начале 1980-х передача светового сигнала проходила в многомодовых волокнах уже на длине волны 1,3 мкм с помощью InGaAsP-лазеров. Максимальная скорость передачи была ограничена значением 100 Мбит/с вследствие дисперсии.

При использовании одномодовых ОВ в 1981 году при лабораторных испытаниях добились рекордной для того времени скорости передачи 2 Гбит/с на расстоянии 44 км .

Коммерческое внедрение таких систем в 1987 году обеспечивало скорость до 1,7 Гбит/с с протяженностью трассы 50 км .

Как можно было заметить, оценивать рекорд системы связи стоит не только по скорости передачи, здесь также крайне важно на какое расстояние данная система способна обеспечить данную скорость. Поэтому для характеристики систем связи обычно пользуются произведением общей пропускной способности системы B [бит/с] на ее дальность L [км].

В 2001 году при применении технологии спектрального уплотнения была достигнута скорость передачи 10,92 Тбит/с (273 оптических канала по 40 Гбит/с), но дальность передачи была ограничена значением 117 км (B∙L = 1278 Тбит/с∙км).

В этом же году был проведен эксперимент по организации 300 каналов со скоростью 11,6 Гбит/с каждый (общая пропускная способность 3.48 Тбит/с ), длина линии составила свыше 7380 км (B∙L = 25 680 Тбит/с∙км).

В 2002 г. была построена межконтинентальная оптическая линия протяженностью 250 000 км с общей пропускной способностью 2.56 Тбит/с (64 WDM канала по 10 Гбит/с, трансатлантический кабель содержал 4 пары волокон).

Теперь с помощью единственного оптоволокна можно одновременно передавать 3 миллиона! телефонных сигналов или 90 000 сигналов телевидения.

В 2006 г. Nippon Telegraph и Telephone Corporation организовали скорость передачи 14 триллион бит в секунду (14 Тбит/с ) по одному оптическому волокну при длине линии 160 км (B∙L = 2240 Тбит/с∙км).

В этом эксперименте они публично продемонстрировали передачу за одну секунду 140 цифровых HD фильмов. Величина 14 Тбит/с появилась в результате объединения 140 каналов по 111 Гбит/с каждый. Использовалось мультиплексирование с разделением по длине волны, а также поляризационное уплотнение.

В 2009 г. Bell Labs достигли параметра B∙L = 100 пета бит в секунду умножить на километр, преодолев, таким образом, барьер в 100 000 Тбит/с∙км.

Для достижения таких рекордных результатов исследователи из лаборатории Bell Labs в Villarceaux, Франция, использовали 155 лазеров, каждый из которых работает на своей частоте и осуществляет передачу данных на скорости 100 Гигабит в секунду. Передача осуществлялась через сеть регенераторов, среднее расстояние между которыми составляло 90 км. Мультиплексирование 155 оптических канала по 100 Гбит/с позволило обеспечить общую пропускную способность 15,5 Тбит/с на расстоянии 7000 км . Чтобы осмыслить значение этой скорости, представьте, что идет передача данных из Екатеринбурга во Владивосток со скоростью 400 DVD-дисков в секунду.

В 2010 г. NTT Network Innovation Laboratories добились рекорда скорости передачи 69.1 терабит в секунду по одному 240-километровому оптическому волокну. Используя технологию волнового мультиплексирования (WDM), они мультиплексировали 432 потока (частотный интервал составил 25 ГГц) с канальной скоростью 171 Гбит/с каждый.

В эксперименте применялись когерентные приемники, усилители с низким уровнем собственных шумов и с ультра-широкополосным усилением в С и в расширенном L диапазонах. В сочетании с модуляцией QAM-16 и поляризационного мультиплексирования, получилось достичь значения спектральной эффективности 6.4 бит/с/Гц.

На графике ниже видна тенденция развития волоконно-оптических систем связи на протяжении 35 лет с начала их появления.

Из данного графика возникает вопрос: "а что дальше?" Каким образом можно еще в разы повысить скорость и дальность передачи?

В 2011 г. мировой рекорд пропускной способности установила компания NEC, передав более 100 терабит информации в секунду по одному оптическому волокну. Этого объема данных, переданного за 1 секунду, достаточно, чтобы просматривать HD фильмы непрерывно в течение трех месяцев. Или это эквивалентно передаче за секунду содержимого 250 двухсторонних Blu-ray дисков.

101,7 терабит были переданы за секунду на расстояние 165 километров с помощью мультиплексирования 370 оптических каналов, каждый из которых имел скорость 273 Гбит/с.

В этом же году National Institute of Information and Communications Technology (Токио, Япония) сообщил о достижении 100-терабного порога скорости передачи посредством применения многосердцевинных ОВ. Вместо того чтобы использовать волокно только с одной световедущей жилой, как это происходит современных коммерческих сетях, команда использовали волокно с семью сердцевинами. По каждой из них осуществлялась передача со скоростью 15.6 Тбит/с, таким образом, общая пропускная способность достигла 109 терабит в секунду.

Как заявили тогда исследователи, использование многосердцевинных волокон пока является достаточно сложным процессом. Они имеют большое затухание и критичны к взаимным помехам, поэтому сильно ограничены по дальности передачи. Первое применение таких 100 терабитных систем будет внутри гигантских центров обработки данных компаний Google, Facebook и Amazon.

В 2011 г. команда ученых из Германии из технологического института Karlsruhe Institute of Technology (KIT) без использования технологии xWDM передала данные по одному ОВ со скоростью 26 терабит в секунду на расстояние 50 км . Это эквивалентно передачи в одном канале одновременно 700 DVD-дисков в секунду или 400 миллионов телефонных сигналов.

Начали появляться новые услуги, такие как облачные вычисления, трехмерное телевидение высокой четкости и приложения виртуальной реальности, что опять требовало беспрецедентной высокой емкости оптического канала. Для решения этой проблемы исследователи из Германии продемонстрировали применение схемы оптического быстрого преобразования Фурье для кодирования и передачи потоков данных со скоростью 26.0 Тбит/с. Для организации такой высокой скорости передачи была использована не просто классическая технология xWDM, а оптическое мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) и соответственно декодирование оптических OFDM потоков.

В 2012 г. японская корпорация NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) и три ее партнера: фирма Fujikura Ltd., университет Hokkaido University и университет Technical University of Denmark установили мировой рекорд пропускной способности, передав 1000 терабит (1 Пбит / с ) информации в секунду по одному оптическому волокну на расстояние 52.4 км . Передача одного петабита в секунду эквивалентна передаче 5000 двухчасовых HD фильмов за одну секунду.

С целью значительного улучшения пропускной способности оптических коммуникационных систем, было разработано и протестировано волокно с 12-тью сердцевинами, расположенных особым образом в виде соты. В данном волокне благодаря его особой конструкции взаимные помехи между соседними сердцевинами, которые обычно являются главной проблемой в обычных многосердцевинных ОВ, значительно подавлены. В результате применения поляризационного мультиплексирования, технологии xWDM, квадратурной амплитудной модуляции 32-QAM и цифрового когерентного приема, ученые успешно повысили эффективность передачи в расчете на одну сердцевину более чем в 4 раза, в сравнении с предыдущими рекордами для многосердцевинных ОВ.

Пропускная способность составила 84.5 терабит в секунду на одну сердцевину (скорость канала 380 Гбит/с х 222 каналов). Общая пропускная способность на одно волокно составила 1.01 петабит в секунду (12 х 84.5 терабит).

Также в 2012 г. немного позднее исследователи из лаборатории NEC в Принстоне, Нью-Джерси, США, и Нью-Йоркского научно-исследовательского центра Corning Inc., успешно продемонстрировали сверхвысокую скорость передачи данных со скоростью 1.05 петабит в секунду. Данные передавались с помощью одного многосердцевинного волокна, которое состояло из 12 одномодовых и 2 маломодовых сердцевин.

Данное волокно было разработано исследователями Corning. Объединив технологии спектрального и поляризационного разделения с пространственным мультиплексированием и оптической системы MIMO, а также используя многоуровневые форматы модуляции, исследователи в результате достигли общей пропускной способности 1.05 Пбит/с, поставив, таким образом, новый мировой рекорд самой высокой скорости передачи по одному оптическому волокну.

Летом 2014 года рабочая группа в Дании, используя новое волокно, предложенное японской компанией Telekom NTT, установила новый рекорд -организовав с помощью одного лазерного источникаскорость в 43 Тбит/с . Сигнал от одного лазерного источника передавался по волокну с семью сердцевинами.

Команда Датского технического университета совместно с NTT и Fujikura ранее уже достигала самой высокой в мире скорости передачи данных в 1 петабит в секунду. Однако тогда были использованы сотни лазеров. Сейчас же рекорд в 43 Тбит/с был достигнут с помощью одного лазерного передатчика, что делает систему передачи более энергоэффективной.

Как мы убедились, в связи есть свои интересные мировые рекорды. Для новичков в этой области стоит отметить, что многие представленные цифры до сих пор не встречаются повсеместно в коммерческой эксплуатации, поскольку были достигнуты в научных лабораториях в единичных экспериментальных установках. Однако и сотовый телефон когда-то был прототипом.

Чтобы не перегружать ваш носитель информации, пока остановим текущий поток данных.

Продолжение следует…

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.

Скорость передачи данных характеризует объем данных, который передается за конкретный период времени. Знать скорость передачи нужно, если вы что-то скачиваете из интернета или копируете данные с одного носителя информации на другой. Сначала нужно преобразовать единицы измерения размера файла и скорости передачи так, чтобы унифицировать их, а затем подставить значения в формулу S = A ÷ T, где A – объем данных, T – время передачи, S – скорость передачи. Также по этой формуле можно вычислить объем данных или время передачи, если вы знаете одну из переменных и скорость передачи.

Шаги

Часть 1

Преобразование единиц измерения

Найдите единицы измерения размера файла. Размер файла может быть указан в битах (бит), байтах (Б), килобайтах (КБ), мегабайтах (МБ), гигабайтах (ГБ) и даже в терабайтах (ТБ).

Обратите внимание на прописные и строчные буквы. Например, бит обозначается как «бит» (строчными буквами), а байт – прописной буквой «Б».

Обратите внимание на единицы измерения скорости передачи данных. Скорость передачи может выражаться в битах в секунду (бит/с), байтах в секунду (Б/с), килобайтах в секунду (КБ/с), мегабайтах в секунду (МБ/с) или гигабайтах в секунду (ГБ/с).
Преобразуйте единицы в биты или байты и убедитесь, что у них одинаковый префикс (К, М, Г). Прежде чем воспользоваться формулой, убедитесь, что у вас однотипные единицы измерения размера файла и скорости передачи. О единицах измерения времени не думайте.
- 8 бит = 1 байт (B); чтобы конвертировать биты в байты, разделите значение в битах на 8. Чтобы преобразовать байты в биты, умножьте значение в байтах на 8.
- 1024 байта = 1 килобайт (КБ); чтобы конвертировать байты в килобайты, разделите значение в байтах на 1024. Чтобы преобразовать килобайты в байты, умножьте значение в килобайтах на 1024.
- 1024 килобайта = 1 мегабайт (МБ); чтобы конвертировать килобайты в мегабайты, разделите значение в килобайтах на 1024. Чтобы преобразовать мегабайты в килобайты, умножьте значение в мегабайтах на 1024.
- 1024 мегабайта = 1 гигабайт (ГБ); чтобы конвертировать мегабайты в гигабайты, разделите значение в мегабайтах на 1024. Чтобы преобразовать гигабайты в мегабайты, умножьте значение в гигабайтах на 1024.
- 1024 гигабайта = 1 терабайт (ТБ); чтобы конвертировать гигабайты в терабайты, разделите значение в гигабайтах на 1024. Чтобы преобразовать терабайты в гигабайты, умножьте значение в терабайтах на 1024.
Конвертируйте единицы измерения времени, если потребуется. В 1 минуте 60 секунд, а в 1 часе 60 минут. Чтобы преобразовать секунды в минуты, разделите значение в секундах на 60. Чтобы преобразовать минуты в часы, разделите значение в минутах на 60. Чтобы преобразовать часы в минуты, умножьте значение в часах на 60. Чтобы преобразовать минуты в секунды, умножьте значение в минутах на 60.
- Чтобы преобразовать секунды в часы, разделите на 3600 (60 х 60). Чтобы конвертировать часы в секунды, умножьте на 3600.
- Как правило, скорость передачи данных обозначается в секундах. Если передача большого файла заняла слишком много секунд, преобразуйте их в минуты или даже часы.
Часть 2
Вычисление скорости передачи, времени и объема данных
1. Вычислите скорость передачи, разделив объем данных на время передачи. Подставьте значения объема данных (A) и времени передачи (T) в формулу S = A ÷ T.
  - Например, файл размером 25 МБ передается за 2 минуты. Сначала преобразуйте 2 минуты в секунды: 2 х 60 = 120 с. Таким образом, S = 25 МБ ÷ 120 с = 0,208. Следовательно, скорость передачи равна 0,208 МБ/с. Чтобы конвертировать это значение в килобайты, умножьте 0,208 на 1024: 0,208 x 1024 = 212,9. Итак, скорость передачи также равна 212,9 КБ/с.
2. Вычислите время передачи, разделив объем данных на скорости передачи. То есть воспользуйтесь формулой T = A ÷ S, где T – время передачи, A – объем данных, S – скорость передачи.
  - Например, файл размером 134 ГБ был передан со скоростью 7 МБ/с. Сначала преобразуйте ГБ в МБ, чтобы унифицировать единицы измерения: 134 х 1024 = 137217 МБ. Итак, 137217 МБ были переданы со скоростью 7 МБ/с. Чтобы найти время передачи (T), разделите 137217 на 7 и получите 19602 секунд. Чтобы преобразовать секунды в часы, разделите 19602 на 3600 и получите 5,445 ч. Другими словами, чтобы передать 134 ГБ данных со скоростью 7 МБ/с, потребовалось 5,445 часа.
  - Чтобы использовать часы и минуты, разделите целую и дробную часть десятичной дроби. В нашем примере это 5 часов и 0,445 часа. Чтобы преобразовать 0,445 часа в минуты, умножьте на 60: 0,445 x 60 = 26,7 (26 минут и 0,7 минут). Чтобы преобразовать десятичную дробь в секунды, умножьте на 60: 0,7 x 60 = 42. Таким образом, время передачи составило 5 часов 26 минут и 42 секунды.
3. Вычислите объем данных, умножив время передачи на скорость передачи. То есть воспользуйтесь формулой А = Т х S, где T – время передачи, A – объем данных, S – скорость передачи.
  - Например, нужно определить, сколько данных было передано за 1,5 часа со скоростью 200 бит/с. Сначала преобразуйте часы в секунды: 1,5 х 3600 = 5400 с. Итак, А = 5400 с х 200 бит/с = 1080000 бит/с. Чтобы преобразовать это значение в байты, разделите на 8: 1080000 ÷ 8 = 135000. Чтобы конвертировать значение в килобайты, разделите на 1024: 135000 ÷ 1024 = 131,84. Таким образом, 131,84 КБ данных было передано за 1,5 часа со скоростью 200 бит/с.