كيفية تحديد سرعة المعلومات المرسلة. كيفية حساب معدل الباود. إدخال مواد جديدة

التعريف 1

معدل نقل المعلومات هو مقدار المعلومات التي يتم إرسالها لكل وحدة زمنية.

مقدمة

المعلومات هي مصطلح أساسي في تخصص علوم الكمبيوتر ، والتي لا تحتوي على صياغة دقيقة ، ولكن في نفس الوقت ، المعلومات هي:

1. تقديم حقائق ومعارف جديدة.
2. بيانات عن الأشياء والأحداث في البيئة التي ترفع من وعي الناس.
3. بيانات عن الواقع الموضوعي للبيئة الخارجية ، وتضييق الفجوات المعرفية حول الظواهر المختلفة ، والمساعدة في إيجاد الحلول المثلى.

يعتبر مصطلح "المعلومات" علميًا عامًا ، حيث يتم استخدامه في التخصصات العلمية المختلفة. ولكن ، مع ذلك ، يربط كل تخصص علمي هذا المصطلح بجوانب مفاهيمية مختلفة. على سبيل المثال ، تعتقد الفيزياء أن المعلومات مضادة للإنتروبيا (فهي تحدد ترتيب وتعقيد النظام).

في مجتمع الناس ، تجري عمليات تبادل المعلومات باستمرار. يتلقى الشخص المعلومات من البيئة الخارجية من خلال حواسه ، ويحللها ويطور القرارات اللازمة ، والتي تتجسد بعد ذلك في التأثيرات العملية على البيئة الخارجية. عمليات المعلومات هي جمع بيانات المعلومات ونقلها وتخزينها ومعالجتها. يُفهم نقل المعلومات على أنه تشغيل رسائل إذاعية من مصدر إلى جهاز استقبال باستخدام قنوات اتصال خاصة. يمكن نقل بيانات المعلومات في شكل إشارات مختلفة ، والتي تتكون من الصوت والضوء والموجات فوق الصوتية والموجات الكهرومغناطيسية والنصوص والرسوم البيانية وما إلى ذلك. من الممكن استخدام الغلاف الجوي ، وشبكات الكابلات المختلفة ، والإنسان ، وخلاياه العصبية ، وما إلى ذلك كقنوات اتصال.

التعريف 2

يُفهم تخزين المعلومات على أنه عملية تثبيت رسالة على بعض الوسائط المادية. الورق والأسطح الأخرى ، الشريط المغناطيسي ، أقراص الليزر ، محركات الأقراص الصلبةوغيرها.

ملاحظة 1

تُفهم معالجة المعلومات على أنها عملية تكوين رسالة جديدة من مجموعة من الرسائل الموجودة. عند معالجة المعلومات ، هناك إمكانية لزيادة مقدارها. يمكن أن تكون نتيجة معالجة الرسائل من نوع ما تطوير رسائل من نوع آخر.

معدل نقل المعلومات

ملاحظة 2

أصغر وحدة قياس لمعدل نقل البيانات هي بتة واحدة في الثانية. تعتبر البتة أصغر وحدة لقياس حجم المعلومات. البت / ثانية هي الوحدة الأساسية لقياس سرعة نقل المعلومات في مجال الحوسبة.

ولكن نظرًا لأنه يمكن أيضًا قياس كمية المعلومات بالبايت ، فهناك أيضًا وحدة مقابلة لقياس السرعة ، بايت في الثانية. كمرجع ، البايت الواحد يساوي ثمانية بتات. وبالتالي ، 1 بايت / ثانية = 8 بت / ثانية. يجب أيضًا الانتباه إلى حقيقة أنه في التنسيق المختصر ، يتم كتابة البت بحرف صغير (بت / ثانية) ، ويتم كتابة البايت بحرف كبير (B / sec). ولكن نظرًا لأن البتات والبايتات عبارة عن كميات صغيرة نسبيًا من البيانات ، يتم استخدام بادئات الضرب الخاصة للعمل مع أحجام المعلومات الكبيرة. إن التنسيق العشري للبادئات معروف جيدًا لنا من حياتنا اليومية عند قياس الطول والوزن وما إلى ذلك.

على وجه الخصوص ، هذه المرفقات هي:

• كيلوغرام (ك) ، يعني أنك بحاجة إلى ضرب الرقم في ألف (على سبيل المثال ، كيلوغرام واحد هو ألف غرام).
• mega (M) ، يعني أنك بحاجة إلى مضاعفة الرقم بمليون (من الغريب أن هذا المصطلح تم تقديمه مؤخرًا نسبيًا ، في عام 1960).
• giga (G) ، يعني أن الرقم يحتاج إلى مضاعفة مليار (من الغريب أن هذا المصطلح نشأ في عام 1947 ، أي قبل ثلاثة عشر عامًا من مصطلح ميجا).

في صناعة الحوسبة الإلكترونية ، تُستخدم البادئات الثنائية أيضًا. هذه هي الشروط التالية:

• Kibi (Ki) ، يعني أنه يجب ضرب الرقم في 1024 (أي اثنان أس عشرة).
• Mobi (Me) ، يعني أنه يجب ضرب الرقم في 1،048،576 (220).
• Gibi (Gi) ، يعني أنه يجب ضرب الرقم في 1 073 741824 (230).

لاحظ أيضًا أن هذا المصطلح الثنائي تم تقديمه من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في عام 1999. يمكن أيضًا استخدام البادئات العشرية لقياس خصائص سرعة نقل المعلومات. إذا تم استخدام المعاملات الثنائية للإشارة إلى كمية بيانات المعلومات ، فعادة ما يتم استخدام المعاملات العشرية عند تحديد سرعة نقل المعلومات. أي أن واحد كيلوبت في الثانية يتوافق مع 1000 بت في الثانية. وفقًا لذلك ، يحتوي واحد ميغا بت في الثانية على مليون بت في الثانية ، وواحد جيجابت في الثانية يساوي مليار بت في الثانية. عند استخدام البايت ، سيكون كل شيء متماثلًا تمامًا ، ولكن مع الاختصارات سيكون هناك حرف B كبير ، وبالطبع يجب أن نتذكر أن البايت يحتوي على ثمانية بتات.

أي: 1 كيلو بايت في الثانية (kb / s أو kB / s أو kB / s) يساوي 1000 بايت / ثانية.

لتحويل الكيلوبت والميغابت إلى كيلوبايت وميغابايت ، فأنت بحاجة إلى:

• لتحويل مقدار المعلومات بالبايت إلى بتات ، عليك ضربها في ثمانية.
• لتحويل حجم المعلومات بالبتات إلى بايت ، اقسم على ثمانية.

على سبيل المثال ، 100 ميجابت في الثانية = 100/8 = 12.5 ميجابت في الثانية.

لا تُستخدم المعاملات الثنائية كثيرًا للإشارة إلى معدل نقل المعلومات. على سبيل المثال ، 1 كيلوبايت في الثانية (1 كيلوبايت / ثانية أو 1 كيلوبايت / ثانية) = 1024 بت / ثانية. هناك خطر واحد هنا. في بعض الأحيان لا يتم الإشارة إلى استخدام المعاملات الثنائية ببساطة وهناك احتمال أن الرمز "M" لا يعني "Mega" ، ولكن "Mebi".

سرعة الإنترنت

منذ ظهور الإنترنت ، تقاس سرعة نقل البيانات في الشبكة بعدد وحدات البت في الثانية. وعادة ما يتم حساب كمية البيانات المخزنة على القرص الصلب (أو أي وسيلة أخرى) بالبايت. لذلك ، يجب أن نتذكر أنه عند الاتصال بالإنترنت ، في المقترح خطط التعريفةيشار إلى السرعة بالميغابت في الثانية ، مع تنزيل البيانات الحقيقية البرمجياتيشير إلى السرعة بالميغابايت في الثانية. وهذا يعني ، على سبيل المثال ، أن سرعة الإنترنت ستكون 20 ميجابت / ثانية ، لكن في الواقع نرى 2.5 ميجابايت / ثانية. لكن لا يوجد صيد هنا ، إنه فقط ثمانية أضعاف الفرق بين البايت والبايت.

في حالة معدل نقل المعلومات ، فإن هذه "الأرقام الجميلة" محيرة. بالطبع ، لا يزال الوضع هنا مختلفًا - هذا خلط بين المعيار (حيث يتم تسمية السرعة وفقًا لما هي عليه على مستوى القناة) والواقع ، لكن المعنى مشابه جدًا: الشكل الموجود على الملصق لا تتوافق مع ما تراه بعينيك عند تشغيل الكمبيوتر. دعنا نحاول حلها مع هذا الالتباس.

هناك نوعان من الاتصال - بالكابل ، والاتصال اللاسلكي عبر الهواء.

اتصال سلكي.

في هذه الحالة ، توجد مشاكل أقل مع الأرقام. يتم الاتصال بسرعة 10 أو 100 أو 1000 ميغا بت (1 جيجابت) في الثانية. هذه ليست "سرعة الإنترنت" ، وليست سرعة فتح الصفحات أو تنزيل الملفات. إن السرعة بين النقطتين هي فقط التي يربطها هذا الكبل.من جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يمكن أن ينتقل الكبل إلى جهاز التوجيه (المودم) ، إلى جهاز كمبيوتر آخر أو إلى المدخل ، إلى جهاز المزود ، ولكن على أي حال ، تشير هذه السرعة فقط إلى أن الاتصال بين هاتين النقطتين حدث بالسرعة المحددة.

سرعة نقل البيانات محدودة ليس فقط بنوع الكبل ، ولكن أيضًا بشدة - من خلال سرعة محرك الأقراص الثابتة لديك. على اتصال جيجابت ، ستستقر سرعة نقل الملفات في مقابل ذلك ، ومن الممكن تحقيق 120 ميغا بايت في الثانية فقط في بعض الحالات.

يتم تحديد سرعة الاتصال تلقائيًا وفقًا لمدى "توافق" الأجهزة المتصلة لديك ، وفقًا لأبطأها. إذا كان لديك جيجابت بطاقة الشبكة(والآن معظمهم في أجهزة الكمبيوتر) ، ومن الطرف الآخر هناك معدات 100 ميغا بت ، ثم سيتم ضبط سرعة الاتصال على 100 ميغا بت. لا منشآت إضافيةالسرعة ليست ضرورية ، إذا لزم الأمر ، فهذا مؤشر على وجود مشكلة في الكبل ، أو في الجهاز عندك أو في الطرف الآخر ، وبالتالي لا يتم ضبط السرعة القصوى تلقائيًا.

اتصال لاسلكي.

ولكن مع هذا النوع من الاتصال ، هناك الكثير من المشاكل والارتباك. النقطة هي أن اتصال لاسلكيمعدل نقل البيانات أقل بحوالي مرتين مما يقوله الرقم القياسي. كيف تبدو في البيانات الحقيقية - انظر الجدول.

اساسي	التردد وعرض النطاق الترددي	السرعة القياسية	معدل نقل الملفات الحقيقي	معلومة اضافية
واي فاي 802.11 أ	5 جيجا هرتز. (20 ميجا هرتز)	54 ميجابت / ثانية		حاليًا ، نادرًا ما يتم استخدامه في المعدات المنزلية ، فهو موجود في شبكات المزودين.
واي فاي 802.11 ب	2.4 جيجا هرتز (20 ميجا هرتز)	11 ميجابت / ثانية	نعم. 0.6 ميغا بايت (4.8 ميغا بايت) في الثانية	يُستخدم حاليًا فقط للاتصال من كمبيوتر إلى كمبيوتر (مخصص)
واي فاي 802.11 ز	2.4 جيجا هرتز (20 ميجا هرتز)	54 ميجابت / ثانية	نعم. 3 ميغا بايت (24 ميغا بايت) في الثانية	حتى الآن ، أكثر أنواع الاتصال شيوعًا.
واي فاي 802.11 ن	2.4 جيجا هرتز / 5 جيجا هرتز (20 ميجا هرتز / 40 ميجا هرتز)	150 ، 300 ، 600 ميجابت / ثانية	5-10 ميغا بايت في الثانية.	تقليديًا ، تيار واحد (هوائي) - 150 ميجابت ، موجه (شبكة) مع 4 هوائيات يدعم 600 ميجابت في الثانية

كما ترون ، كل شيء حزين وقبيح للغاية ، والحرف "N" المتبجح لا يقترب حتى من إظهار الأرقام التي أرغب في رؤيتها. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ضمان هذه السرعة في ظل ظروف بيئية شبه مثالية: عدم وجود تداخل ، وعدم وجود جدران معدنية بين جهاز التوجيه والكمبيوتر (خط رؤية أفضل) ، وكلما كانت المسافة أقصر ، كان ذلك أفضل. في شقة نموذجية من ثلاث غرف منزل من الخرسانة المسلحةيمكن أن تكون نقطة الوصول اللاسلكية المثبتة في الجزء الخلفي من الشقة بعيدة المنال تقريبًا من الجانب الآخر. يوفر معيار "N" أفضل تغطية ، وهذه الميزة أكثر أهمية بالنسبة لي شخصيًا من السرعة ؛ والتغطية عالية الجودة لها تأثير جيد على السرعة: حيث يكون معدل نقل البيانات عند استخدام المعدات مع "G" 1 ميغا بت ، فإن استخدام "N" فقط يمكن أن يزيده عدة مرات. ومع ذلك ، فليس من الحقائق على الإطلاق أن يكون هذا هو الحال دائمًا - إنه في النطاقات ، وفي بعض الحالات لا يعطي مثل هذا المفتاح نتيجة.

تتأثر السرعة أيضًا بأداء الجهاز الذي يوزع الإنترنت (جهاز التوجيه ، نقطة الوصول). مع الاستخدام النشط للتورنت ، على سبيل المثال ، يمكن أن تنخفض سرعة نقل البيانات عبر جهاز التوجيه بشكل كبير - لا يستطيع المعالج ببساطة التعامل مع تدفق المعلومات.

يؤثر نوع التشفير المحدد أيضًا على السرعة. يتضح من الاسم ذاته أن "التشفير" هو معالجة البيانات من أجل تشفيرها. يمكن استخدام طرق تشفير مختلفة ، وبالتالي يختلف أداء الجهاز الذي يؤديه هذا التشفير وفك التشفير. لذلك ، يوصى بتعيين المعلمات شبكة لاسلكيةنوع تشفير WPA2 هو الأسرع والأكثر أمانًا هذه اللحظةنوع التشفير. في واقع الأمر ، وفقًا للمعيار ، فإن أي نوع آخر من التشفير لن يسمح بتشغيل "N" بكامل طاقته ، ولكن بعض أجهزة التوجيه الصينية تبصق على المعايير.

نقطة أخرى. من أجل الاستفادة الكاملة من معيار N (خاصة للمعدات التي تدعم MIMO) ، يجب ضبط نقطة الوصول على الوضع "N فقط".

إذا اخترت "G + N Mixed" (أي وضع "مختلط") ، فمن المحتمل ألا تحاول أجهزتك الاتصال بأقصى سرعة. هذا هو الدفع مقابل إمكانية التشغيل البيني للمعايير. إذا كانت أجهزتك تدعم "N" ، فانسى الأوضاع الأخرى - فلماذا تفقد المزايا المقدمة؟ سيؤدي استخدام كل من أجهزة G و N على نفس الشبكة إلى حرمانك منها. ومع ذلك ، هناك أجهزة توجيه بها جهازي إرسال وتسمح لك بالعمل في نطاقي تردد مختلفين في نفس الوقت ، ولكن هذا نادر إلى حد ما ، وسعرها أعلى بكثير (على سبيل المثال ، Asus RT-N56U).

أنواع أخرى من التوصيلات.

بالإضافة إلى تلك الموصوفة ، بالطبع ، هناك أنواع أخرى من التوصيلات. خيار قديم - الاتصال عبر كبل متحد المحور ، وخيار غير عادي للاتصال عبر الشبكة الكهربائية للمبنى ، والعديد من خيارات الاتصال باستخدام شبكات الهاتف المحمول - 3G ، LTE جديد ، WiMAX غير المألوف نسبيًا. أي نوع من أنواع الاتصال هذه له خصائص سرعة ، وأي منها يعمل بمفهوم "speed TO". أنت لست مخدوعًا (حسنًا ، لم يتم خداعهم رسميًا) ، لكن من المنطقي الانتباه إلى هذه الأرقام ، وفهم ما تعنيه في الواقع.

الوحدات.

هناك ارتباك ناتج عن الاستخدام غير الصحيح للوحدات. من المحتمل أن يكون هذا موضوعًا لمقال آخر (عن الشبكات والاتصالات ، سأكتبها قريبًا) ، ولكن لا يزال ، هنا (مضغوط) سيكون في مكانه.

في عالم الكمبيوتر ، يتم اعتماد نظام الأرقام الثنائية. أصغر وحدة القياس - بت... التالي هو البايت.

تصاعدي:

1 بايت = 8 بت

1024 بت = 1 كيلو بت (كيلو بايت)

8 كيلو بت = 1 كيلو بايت (KB)

128 كيلو بايت = 1 ميغا بايت (mb)

8 ميغا بايت = 1 ميغا بايت

1024 كيلو بايت = 1 ميغا بايت (MB)

128 ميغا بايت = 1 جيجابت

8 جيجابت = 1 جيجا بايت

1024 ميغا = 1 غيغا (GB)

يبدو أن كل شيء واضح. لكن! فجأة اتضح أن هناك ارتباكًا هنا أيضًا. هذا ما تقوله ويكيبيديا:

عند الإشارة إلى سرعات اتصالات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، على سبيل المثال ، فإن 100 ميجابت / ثانية في معيار 100BASE-TX ("إيثرنت سريع" نحاسي) تقابل سرعة إرسال تبلغ 100.000.000 بت / ثانية بالضبط ، و 10 جيجابت / ثانية في 10GBASE-X معيار (عشرة جيجابت إيثرنت) - 10،000،000،000 بت / ثانية.

لمن تصدق؟ قرر بنفسك ، أيهما أكثر ملاءمة لك ، اقرأ نفس ويكيبيديا. الحقيقة هي أن ما هو مكتوب في ويكيبيديا ليس هو الحقيقة المطلقة ، إنه مكتوب من قبل الناس (في الواقع ، يمكن لأي شخص أن يكتب شيئًا هناك). لكن في الكتب المدرسية (على وجه الخصوص ، في الكتاب المدرسي "شبكات الكمبيوتر" من Olifer V.G. و Olifer N. 100 ميجابت LAN في أي برنامج تقريبًا.

تعرض البرامج المختلفة السرعة بطرق مختلفة - بعضها بالكيلو بايت ، والبعض بالكيلوبت. رسميًا ، عندما نتحدث عن * بايت ، يتم وضع حرف كبير ، حول * بت صغير (الترميز KB (KB ، أحيانًا kB أو KB ، أو KB)) - يعني "كيلوبايت" ، أو كيلوبايت (كيلوبايت ، أو كيلوبايت) - "كيلو بت" ، وما إلى ذلك) ، ولكن هذه ليست قاعدة ثابتة.

هل تعتقد أن اتصال الإنترنت واسع النطاق لديك سريع؟ احذر ، بعد قراءة هذا المقال ، فإن موقفك من كلمة "سريع" فيما يتعلق بنقل البيانات يمكن أن يتغير كثيرًا. تخيل حجم ملف القرص الصلبعلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتحديد السرعة التي سيملأها بسرعة -1 جيجابت / ثانية أو ربما 100 جيجابت / ثانية ، ثم سيتم ملء قرص 1 تيرابايت في 10 ثوانٍ؟ إذا أنشأ كتاب غينيس للأرقام القياسية سجلات لسرعة نقل المعلومات ، فسيتعين عليه معالجة جميع التجارب أدناه.

في نهاية القرن العشرين ، أي مؤخرًا نسبيًا ، لم تتجاوز السرعات في قنوات الاتصال الرئيسية عشرات الجيجابت / ثانية. في الوقت نفسه ، تمتع مستخدمو الإنترنت الذين يستخدمون خطوط الهاتف وأجهزة المودم بسرعات تصل إلى عشرات الكيلوبتات في الثانية. كان الإنترنت على البطاقات وكانت أسعار الخدمة كبيرة إلى حد ما - كانت التعريفات ، كقاعدة عامة ، مقدمة بالدولار الأمريكي. في بعض الأحيان ، كان الأمر يستغرق عدة ساعات لتنزيل صورة واحدة ، وكما لاحظ أحد مستخدمي الإنترنت في ذلك الوقت بدقة: "كانت الإنترنت ، عندما كان بإمكانك في ليلة واحدة فقط مشاهدة عدد قليل من النساء على الإنترنت". هل معدل نقل البيانات هذا بطيء؟ ربما. ومع ذلك ، يجدر بنا أن نتذكر أن كل شيء في العالم نسبي. على سبيل المثال ، إذا كان الآن عام 1839 ، فإن أطول خط اتصال تلغراف بصري في العالم بطرسبورغ-وارسو سيمثل نوعًا من الإنترنت بالنسبة لنا. يبدو طول خط الاتصال هذا للقرن التاسع عشر متجاوزًا ببساطة - 1200 كم ، ويتكون من 150 برجًا ترانزيتًا. يمكن لأي مواطن استخدام هذا الخط وإرسال برقية "ضوئية". السرعة "هائلة" - 45 حرفًا على مسافة 1200 كم يمكن نقلها في 22 دقيقة فقط ، ولم تكن هناك خدمة بريد حصان هنا وهناك!

دعنا نعود إلى القرن الحادي والعشرين ونرى ما لدينا اليوم مقارنة بالأوقات المذكورة أعلاه. الحد الأدنى من الأسعار من كبار المزودين إنترنت سلكيةلم تعد تحسب بالوحدات ، ولكن في عدة عشرات من ميغابت / ثانية ؛ لا نريد مشاهدة مقاطع الفيديو بدقة أقل من 480 بكسل ، فإن جودة الصورة هذه لا تناسبنا بعد الآن.

دعونا نرى متوسط ​​سرعة الإنترنت في دول مختلفةالعالم. تم تجميع النتائج المعروضة بواسطة مزود CDN Akamai Technologies. كما ترون ، حتى في جمهورية باراغواي ، بالفعل في عام 2015 ، تجاوز متوسط ​​سرعة الاتصال في الدولة 1.5 ميغابت / ثانية (بالمناسبة ، لدى باراغواي مجال قريب منا بالروس في التحويل الصوتي - * .py) .

اليوم ، متوسط ​​سرعة اتصالات الإنترنت في العالم هو 6.3 ميجابت في الثانية... أعلى متوسط ​​سرعة لوحظ في كوريا الجنوبية عند 28.6 ميجابت / ثانية ، والنرويج في المركز الثاني - 23.5 ميجابت / ثانية ، والسويد في المركز الثالث - 22.5 ميجابت / ثانية. يوجد أدناه رسم بياني يوضح متوسط ​​سرعة الإنترنت للبلدان الأفضل أداءً في بداية عام 2017.

الجدول الزمني للسجلات العالمية لمعدلات نقل البيانات

نظرًا لأن أنظمة نقل الألياف الضوئية هي حامل السجل الذي لا جدال فيه من حيث النطاق وسرعة الإرسال ، فسيتم التركيز عليها.

ما هي السرعات التي بدأ بها كل شيء؟ بعد دراسات عديدة في الفترة من 1975 إلى 1980. ظهر أول نظام ألياف ضوئية تجاري ، يعمل بالإشعاع بطول موجة يبلغ 0.8 ميكرومتر على ليزر أشباه الموصلات يعتمد على زرنيخيد الغاليوم.

في 22 أبريل 1977 ، في لونج بيتش ، كاليفورنيا ، استخدم الهاتف العام والإلكترونيات لأول مرة الألياف الضوئية لنقل حركة مرور الهاتف في 6 ميجابت في الثانية... بهذه السرعة ، يمكن تنظيم الإرسال المتزامن لما يصل إلى 94 من أبسط قنوات الهاتف الرقمية.

السرعة القصوىتم الوصول إلى أنظمة الإرسال الضوئية في مرافق البحث التجريبية في هذا الوقت 45 ميجابت في الثانية، المسافة القصوى بين المُولِدات هي 10 كم.

في أوائل الثمانينيات ، تم إرسال إشارة ضوئية في ألياف متعددة الأنماط بطول موجة يبلغ 1.3 ميكرومتر باستخدام ليزر InGaAsP. تم تحديد الحد الأقصى لمعدل النقل بالقيمة 100 ميجابت في الثانيةبسبب التشتت.

عند استخدام الألياف الضوئية أحادية الوضع في عام 1981 ، في الاختبارات المعملية ، تم تحقيق معدل نقل قياسي في ذلك الوقت 2 جيجابت في الثانيةعلى مسافة 44 كم.

قدم الإدخال التجاري لهذه الأنظمة في عام 1987 سرعات تصل إلى 1.7 جيجابت في الثانيةمع طول الطريق 50 كم.

كما ترى ، فإن الأمر يستحق تقييم سجل نظام الاتصال ليس فقط من حيث سرعة الإرسال ، بل هو أيضًا مهم للغاية بالنسبة للمسافة هذا النظامقابل للاثبات السرعة المعطاة... لذلك ، لتوصيف أنظمة الاتصالات ، عادةً ما يتم استخدام ناتج إجمالي سعة النظام B [بت / ثانية] بمدى L [km].

في عام 2001 ، مع تطبيق تقنية WDM ، تم تحقيق معدل نقل 10.92 تيجابت / ثانية(273 قناة بصرية بسرعة 40 جيجابت في الثانية) ، لكن نطاق الإرسال كان محدودًا بالقيمة 117 كم(B ∙ L = 1278 Tbit / s km).

في نفس العام ، تم إجراء تجربة لتنظيم 300 قناة بسرعة 11.6 جيجابت في الثانية لكل قناة (إجمالي عرض النطاق الترددي) 3.48 تيجابت / ثانية) ، انتهى طول الخط 7380 كم(B ∙ L = 25680 Tbit / s km).

في عام 2002 ، تم بناء خط بصري عابر للقارات بطول 250000 كممع إجمالي النطاق الترددي 2.56 تيجابت / ثانية(64 قناة WDM بسرعة 10 جيجابت في الثانية ، احتوى الكبل عبر الأطلسي على 4 أزواج من الألياف).

الآن يمكن نقل 3 ملايين في وقت واحد باستخدام ألياف واحدة! إشارات هاتفية أو 90.000 إشارة تليفزيونية.

في عام 2006 ، أنشأت شركة Nippon Telegraph and Telephone Corporation معدل إرسال قدره 14 تريليون بت في الثانية ( 14 تيرا بايت في الثانية) واحدا تلو الآخر الألياف البصريةبطول الخط 160 كم(B ∙ L = 2240 Tbit / s ∙ km).

في هذه التجربة ، أظهروا علنًا نقل 140 فيلمًا رقميًا عالي الدقة في ثانية واحدة. ظهرت قيمة 14 Tbit / s نتيجة الجمع بين 140 قناة كل منها 111 جيجابت / ثانية. تم استخدام مضاعفة تقسيم الطول الموجي والاستقطاب.

في عام 2009 ، حققت Bell Labs B ∙ L = 100 بت بيتا في الثانية مرة في الكيلومتر ، وبالتالي كسر حاجز 100،000 Tbit / s km.

لتحقيق مثل هذه النتائج القياسية ، استخدم الباحثون في Bell Labs في Villarceaux بفرنسا 155 ليزرًا ، يعمل كل منها بتردد مختلف وينقل البيانات بسرعة 100 جيجابت في الثانية. تم الإرسال من خلال شبكة من المولدات ، كان متوسط ​​المسافة بينها 90 كم. يوفر مضاعفة 155 قناة بصرية بسرعة 100 جيجابت / ثانية عرض النطاق الترددي الإجمالي 15.5 تيجابت / ثانيةعلى مسافة 7000 كم... لفهم أهمية هذه السرعة ، تخيل أنه يتم نقل البيانات من يكاترينبرج إلى فلاديفوستوك بسرعة 400 قرص DVD في الثانية.

في عام 2010 ، سجلت NTT Network Innovation Laboratories رقمًا قياسيًا في سرعة الإرسال 69.1 تيرابتفي الثانية الواحدة تلو الأخرى 240 كمالألياف البصرية. باستخدام تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) ، قاموا بتعدد إرسال 432 تدفقات (تباعد تردد 25 جيجاهرتز) بمعدل 171 جيجابت في الثانية لكل قناة.

في التجربة ، تم استخدام مستقبلات متماسكة ومضخمات ذات مستوى منخفض من الضوضاء الجوهرية وتضخيم فائق النطاق في النطاقين C ونطاق L الممتد. بالاقتران مع تعديل QAM-16 وتعدد إرسال الاستقطاب ، اتضح أنه يحقق كفاءة طيفية تبلغ 6.4 بت في الثانية / هرتز.

يوضح الرسم البياني أدناه الاتجاه السائد في تطوير أنظمة اتصالات الألياف الضوئية على مدى 35 عامًا منذ بدايتها.

من هذا الرسم البياني ، السؤال الذي يطرح نفسه: "ماذا بعد؟" كيف يمكنك زيادة السرعة ومدى الإرسال عدة مرات؟

في عام 2011 ، حددت شركة NEC الرقم القياسي العالمي للإنتاجية ، حيث نقلت أكثر من 100 تيرابت من المعلومات في الثانية عبر ألياف بصرية واحدة. هذه الكمية من البيانات المنقولة في ثانية واحدة كافية لمشاهدة أفلام HD بشكل مستمر لمدة ثلاثة أشهر. أو يعادل نقل محتويات 250 قرص Blu-ray مزدوج الوجه في الثانية.

101.7 تيرابتتم نقلها في ثانية عبر مسافة 165 كيلومترامن خلال مضاعفة 370 قناة بصرية ، كل منها تصل سرعتها إلى 273 جيجابت / ثانية.

في نفس العام ، أعلن المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (طوكيو ، اليابان) عن تحقيق عتبة 100 تيرابايت من معدل الإرسال من خلال استخدام الألياف الضوئية متعددة النواة. بدلاً من استخدام الألياف مع خيط واحد فقط لتوجيه الضوء ، كما هو الحال مع الشبكات التجارية الحديثة ، استخدم الفريق أليافًا بسبعة نوى. تم إرسال كل واحد منهم بسرعة 15.6 تيرا بايت / ثانية ، وبالتالي ، تم الوصول إلى إجمالي الإنتاجية 109 تيرابتفي الثانية.

كما قال الباحثون في ذلك الوقت ، لا يزال استخدام الألياف متعددة النواة عملية معقدة نوعًا ما. لديهم توهين مرتفع وهي ضرورية للتداخل المتبادل ، وبالتالي فهي محدودة للغاية في نطاق الإرسال. سيكون أول تطبيق لأنظمة 100 تيرابت داخل مراكز البيانات العملاقة مثل Google و Facebook و Amazon.

في عام 2011 ، قام فريق من العلماء من ألمانيا من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) ، دون استخدام تقنية xWDM ، بنقل البيانات عبر واحد من OF بسرعة 26 تيرابتفي الثانية لكل مسافة 50 كم... وهذا يعادل 700 قرص DVD في الثانية أو 400 مليون إشارة هاتفية في وقت واحد على قناة واحدة.

بدأت خدمات جديدة مثل الحوسبة السحابية والتلفزيون ثلاثي الأبعاد عالي الدقة وتطبيقات الواقع الافتراضي في الظهور ، مما تطلب مرة أخرى قدرة بصرية عالية غير مسبوقة. لحل هذه المشكلة ، أظهر باحثون من ألمانيا استخدام مخطط FFT بصري لتشفير ونقل تدفقات البيانات بمعدل 26.0 Tbit / s. لتنظيم مثل هذا معدل الإرسال المرتفع ، لم يتم استخدام تقنية xWDM التقليدية فحسب ، بل تم استخدام تعدد الإرسال البصري باستخدام تعدد إرسال بتقسيم متعامد للتردد (OFDM) ، وبالتالي فك تشفير تدفقات OFDM البصرية.

في عام 2012 ، سجلت شركة NTT اليابانية (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) وشركائها الثلاثة ، Fujikura Ltd. ، وجامعة Hokkaido ، والجامعة التقنية في الدنمارك ، رقماً قياسياً عالمياً في عرض النطاق الترددي من خلال المرور. 1000 تيرابت (1 Pbit/ مع) معلومات في الثانية عن ألياف بصرية واحدة عن بعد 52.4 كم... يعادل نقل بيتابت واحد في الثانية نقل 5000 فيلم عالي الدقة مدته ساعتان في الثانية.

بهدف تحسين إنتاجية أنظمة الاتصالات الضوئية بشكل كبير ، تم تطوير واختبار ألياف ذات 12 نواة ، مرتبة بطريقة خاصة على شكل قرص العسل. في هذه الألياف ، نظرًا لتصميمها الخاص ، يتم قمع بشكل كبير التداخل المتبادل بين النوى المجاورة ، والتي عادة ما تكون المشكلة الرئيسية في الألياف الضوئية متعددة النواة التقليدية. نتيجة لتطبيق مضاعفة الاستقطاب وتقنية xWDM و 32-QAM والاستقبال الرقمي المتماسك ، نجح العلماء في زيادة كفاءة الإرسال لكل نواة بأكثر من 4 مرات ، مقارنة بالسجلات السابقة للألياف الضوئية متعددة النواة.

كان معدل النقل 84.5 تيرابت في الثانية لكل نواة (سرعة القناة 380 جيجابت / ثانية × 222 قناة). كان إجمالي الإنتاجية لكل ألياف 1.01 بيتابت في الثانية (12 × 84.5 تيرابت).

أيضًا في عام 2012 ، بعد ذلك بقليل ، أظهر باحثون من مختبر NEC في برينستون ، نيو جيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية ، و Corning Inc. ، مركز أبحاث نيويورك ، معدلات نقل بيانات عالية جدًا في 1.05 بيتابتفي الثانية. تم إرسال البيانات باستخدام ألياف متعددة النواة ، والتي تتكون من 12 نواة أحادية الوضع و 2 نواة منخفضة الوضع.

طور باحثو كورنينغ هذه الألياف. من خلال الجمع بين تعدد الإرسال المكاني وتقنيات MIMO الضوئية ، واستخدام تنسيقات تعديل متعددة المستويات ، حقق الباحثون إنتاجية إجمالية قدرها 1.05 نقطة في الثانية ، وبالتالي وضعوا رقمًا قياسيًا عالميًا جديدًا لأسرع معدل نقل عبر ليف واحد.

صيف 2014 فريق العملفي الدنمارك ، باستخدام الألياف الجديدة التي تقدمها شركة Telekom NTT اليابانية ، سجلت رقمًا قياسيًا جديدًا - تنظيم السرعة باستخدام مصدر ليزر واحد في 43 تيرابايت / ثانية... تم إرسال الإشارة من مصدر ليزر واحد عبر ألياف ذات سبعة نوى.

حقق فريق الجامعة التقنية الدنماركية ، جنبًا إلى جنب مع NTT و Fujikura ، أعلى معدل نقل بيانات في العالم يبلغ 1 بيتابت في الثانية. ومع ذلك ، تم استخدام مئات من الليزر. الآن ، تم تحقيق الرقم القياسي 43 Tbit / s بجهاز إرسال ليزر واحد ، مما يجعل نظام النقل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

كما رأينا ، فإن الاتصال له سجلاته العالمية المثيرة للاهتمام. بالنسبة لأولئك الجدد في هذا المجال ، تجدر الإشارة إلى أن العديد من الأرقام المقدمة لا تزال غير موجودة في كل مكان في العملية التجارية ، حيث تم تحقيقها في المختبرات العلمية في منشآت تجريبية واحدة. لكن، هاتف محمولكان نموذجًا أوليًا.

حتى لا تفرط في تحميل وسيط التخزين الخاص بك ، بينما نقوم بإيقاف تدفق البيانات الحالي.

يتبع…

يُقاس معدل نقل البيانات عبر قناة اتصال بعدد بتات المعلومات المرسلة لكل وحدة زمنية - ثانية.

وحدة قياس معدل نقل البيانات هي بت في الثانية.

ملحوظة.وحدة قياس شائعة الاستخدام للسرعة هي الباود. الباود هو عدد التغييرات في حالة وسيط الإرسال في الثانية. نظرًا لأن كل تغيير حالة يمكن أن يتوافق مع عدة أجزاء من البيانات ، إذن السرعة الحقيقيةبت في الثانية يمكن أن تتجاوز معدل البث بالباود.

يعتمد معدل نقل البيانات على نوع وجودة قناة الاتصال ونوع أجهزة المودم المستخدمة و الطريقة المقبولةالتزامن.

لذلك ، بالنسبة لأجهزة المودم غير المتزامنة وقناة الاتصال الهاتفي ، فإن نطاق السرعات هو 300-9600 بت / ثانية ، ولأجهزة المودم المتزامنة - 1200-19200 بت / ثانية.

للمستخدمين شبكات الحاسبما يهم ليس البتات المجردة في الثانية ، ولكن المعلومات ، التي تكون وحدتها بايت أو أحرف. لذلك ، فإن السمة الأكثر ملاءمة للقناة هي صبيبها ، والذي يقدر بعدد الأحرف المنقولة عبر القناة لكل وحدة زمنية - ثانية. في هذه الحالة ، يتم تضمين جميع رموز الخدمة في الرسالة. يتم تحديد النطاق الترددي النظري بواسطة معدل نقل البيانات. يعتمد الإنتاج الفعلي على عدد من العوامل ، بما في ذلك طريقة الإرسال وجودة قناة الاتصال وظروف تشغيلها وهيكل الرسائل.

وحدة قياس صبيب قناة الاتصال هي حرف في الثانية.

من الخصائص الأساسية لنظام الاتصال لأي شبكة موثوقية المعلومات المرسلة. نظرًا لأنه ، على أساس معالجة المعلومات حول حالة كائن التحكم ، يتم اتخاذ القرارات حول مسار معين للعملية ، فإن مصير الكائن قد يعتمد في النهاية على موثوقية المعلومات. يتم تقييم دقة إرسال المعلومات على أنها نسبة عدد الأحرف المرسلة بالخطأ إلى العدد الإجمالي للأحرف المرسلة. يجب توفير مستوى الثقة المطلوب من قبل كل من الأجهزة وقناة الاتصال. من غير المعقول استخدام معدات باهظة الثمن إذا كانت قناة الاتصال لا تفي بالمتطلبات الضرورية فيما يتعلق بمستوى الموثوقية.

وحدة الصلاحية: عدد الأخطاء لكل علامة - أخطاء / علامة.

بالنسبة لشبكات الكمبيوتر ، يجب أن يكون هذا المؤشر في نطاق 10-6 -10-7 أخطاء / علامة ، أي يُسمح بخطأ واحد لكل مليون حرف تم إرساله أو إرسال عشرة ملايين حرف.

أخيرًا ، يتم تحديد موثوقية نظام الاتصال إما عن طريق جزء من وقت التشغيل في إجمالي وقت التشغيل ، أو من خلال متوسط ​​وقت التشغيل. تسمح لك الخاصية الثانية بتقييم موثوقية النظام بشكل أكثر فعالية.

وحدة الموثوقية: MTBF - ساعة.

بالنسبة لشبكات الكمبيوتر ، يجب أن يكون MTBF كبيرًا بما يكفي وأن يكون على الأقل عدة آلاف من الساعات.

يحدد معدل نقل البيانات مقدار البيانات التي يتم إرسالها خلال فترة زمنية محددة. تحتاج إلى معرفة سرعة النقل إذا قمت بتنزيل شيء ما من الإنترنت أو نسخ البيانات من وسيط تخزين إلى آخر. أولاً ، تحتاج إلى تحويل وحدات حجم الملف ومعدل النقل لتوحيدها ، ثم استبدال القيم في الصيغة S = A ÷ T ، حيث A هو حجم البيانات ، T هو وقت النقل ، S هو معدل النقل. أيضًا ، باستخدام هذه الصيغة ، يمكنك حساب كمية البيانات أو وقت النقل ، إذا كنت تعرف أحد المتغيرات ومعدل النقل.

خطوات

الجزء الأول

وحدة التحويل

ابحث عن وحدات القياس لحجم الملف.يمكن تحديد حجم الملف بالبت (بت) ، والبايت (B) ، والكيلو بايت (KB) ، والميغابايت (MB) ، والجيجابايت (GB) ، وحتى تيرابايت (TB).

• انتبه للأحرف الكبيرة والصغيرة. على سبيل المثال ، يُشار إلى البتة على أنها "بت" (بأحرف صغيرة) ، والبايت هو الحرف الكبير"ب"

1. انتبه لوحدات قياس معدل الباود.يمكن التعبير عن معدلات النقل بوحدات بت في الثانية (bps) ، أو بايت في الثانية (B / s) ، أو كيلوبايت في الثانية (KB / s) ، أو ميجابايت في الثانية (MB / s) ، أو جيجابايت في الثانية (GB / s).

2. قم بتحويل الوحدات إلى وحدات بت أو بايت وتأكد من أن لها نفس البادئة (K ، M ، G).قبل استخدام الصيغة ، تأكد من أن لديك نفس وحدات حجم الملف ومعدل البت. لا تفكر في الوحدات الزمنية.

   • 8 بت = 1 بايت (ب) ؛ لتحويل وحدات البايت إلى بايت ، اقسم القيمة بالبايت على 8. لتحويل البايت إلى بتات ، اضرب القيمة بالبايت في 8.
   • 1،024 بايت = 1 كيلو بايت ؛ لتحويل البايت إلى كيلوبايت ، قسّم القيمة بالبايت على 1024. للتحويل من كيلوبايت إلى بايت ، اضرب القيمة بالكيلو بايت في 1024.
   • 1،024 كيلو بايت = 1 ميغا بايت ؛ لتحويل كيلو بايت إلى ميغا بايت ، قسّم القيمة بالكيلوبايت على 1024. للتحويل من الميجابايت إلى كيلوبايت ، اضرب القيمة بالميجابايت في 1024.
   • 1،024 ميغا بايت = 1 جيجا بايت (GB) ؛ لتحويل الميجابايت إلى جيجابايت ، قسّم الميجابايت على 1024. لتحويل الجيجابايت إلى الميجابايت ، اضرب الجيجابايت في 1024.
   • 1،024 جيجا بايت = 1 تيرابايت ؛ لتحويل الجيجابايت إلى تيرابايت ، قسّم الجيجابايت على 1024. لتحويل التيرابايت إلى جيجابايت ، اضرب التيرابايت في 1024.

3. قم بتحويل الوحدات الزمنية إذا لزم الأمر.في دقيقة واحدة و 60 ثانية ، وفي ساعة و 60 دقيقة. لتحويل الثواني إلى دقائق ، قسّم الثواني على 60. لتحويل الدقائق إلى ساعات ، قسّم الدقائق على 60. لتحويل الساعات إلى دقائق ، اضرب الساعات في 60. لتحويل الدقائق إلى ثوان ، اضرب الدقائق في 60.

   • لتحويل الثواني إلى ساعات ، اقسم على 3600 (60 × 60). لتحويل الساعات إلى ثوانٍ ، اضرب في 3600.
   • عادة ، تتم الإشارة إلى معدل الباود بالثواني. إذا استغرق نقل ملف كبير عدة ثوانٍ ، فحولها إلى دقائق أو حتى ساعات.

   الجزء 2

   حساب معدل الباود والوقت وحجم البيانات

   1. احسب معدل النقل بقسمة كمية البيانات على وقت النقل.أدخل قيم حجم البيانات (A) ووقت الإرسال (T) في الصيغة S = A ÷ T.

      • على سبيل المثال ، يتم نقل ملف 25 ميجا بايت في دقيقتين. قم أولاً بتحويل دقيقتين إلى ثوانٍ: 2 × 60 = 120 ثانية. إذن S = 25 ميغا بايت ÷ 120 ثانية = 0.208. لذلك ، فإن معدل النقل هو 0.208 ميغا بايت / ثانية. لتحويل هذه القيمة إلى كيلوبايت ، اضرب 0.208 في 1024: 0.208 × 1024 = 212.9. لذا فإن معدل النقل هو أيضًا 212.9 كيلوبايت / ثانية.

   2. احسب وقت النقل بقسمة كمية البيانات على معدل النقل.أي ، استخدم الصيغة T = A ÷ S ، حيث T هو وقت النقل ، A هو مقدار البيانات ، S هو معدل النقل.

      • على سبيل المثال ، تم نقل ملف بحجم 134 جيجابايت بسرعة 7 ميجابايت / ثانية. أولاً ، قم بتحويل GB إلى MB لتوحيد الوحدات: 134 × 1024 = 137217 ميجابايت. لذلك ، تم نقل 137217 ميجابايت بسرعة 7 ميجابايت / ثانية. لإيجاد وقت الإرسال (T) ، قسّم 137217 على 7 لتحصل على 19602 ثانية. لتحويل الثواني إلى ساعات ، قسّم 19602 على 3600 للحصول على 5.445 ساعة ، بمعنى آخر ، استغرق الأمر 5.445 ساعة لنقل 134 جيجا بايت من البيانات بمعدل 7 ميغا بايت / ثانية.
      • لاستخدام الساعات والدقائق ، افصل بين الأجزاء الكاملة والكسرية في الكسر العشري. في مثالنا ، هذه 5 ساعات و 0.445 ساعة. لتحويل 0.445 ساعة إلى دقائق ، اضرب في 60: 0.445 × 60 = 26.7 (26 دقيقة و 0.7 دقيقة). لتحويل عدد عشري إلى ثانية ، اضرب في 60: 0.7 × 60 = 42. وقت الإرسال هو 5 ساعات و 26 دقيقة و 42 ثانية.

   3. احسب كمية البيانات بضرب وقت النقل في معدل النقل.أي ، استخدم الصيغة A = T x S ، حيث T هي وقت الإرسال ، A هي مقدار البيانات ، S هي معدل الإرسال.

      • على سبيل المثال ، تحتاج إلى تحديد مقدار البيانات التي تم نقلها في 1.5 ساعة بسرعة 200 بت في الثانية. أولاً ، قم بتحويل الساعات إلى ثوانٍ: 1.5 × 3600 = 5400 ثانية. إذن A = 5400 ثانية × 200 بت في الثانية = 1،080،000 بت في الثانية. لتحويل هذه القيمة إلى بايت ، اقسم على 8: 1080000 8 = 135000. لتحويل القيمة إلى كيلوبايت ، اقسم على 1024: 135000 ÷ 1024 = 131.84. وبالتالي ، تم نقل 131.84 كيلوبايت من البيانات في 1.5 ساعة بمعدل 200 نقطة أساس.