Come determinare la velocità delle informazioni trasmesse. Come calcolare la velocità di trasmissione. Introduzione di nuovo materiale

Definizione 1

La velocità di trasferimento delle informazioni è la quantità di informazioni trasmesse per unità di tempo.

introduzione

Informazione è un termine basilare nella disciplina dell'informatica, che non ha una formulazione precisa, ma allo stesso tempo informazione è:

1. Fornire nuovi fatti e conoscenze.
2. Dati su oggetti ed eventi nell'ambiente che sensibilizzano l'uomo.
3. Dati sulla realtà oggettiva dell'ambiente esterno, riducendo le lacune nella conoscenza di vari fenomeni e aiutando a trovare soluzioni ottimali.

Il termine "informazione" è considerato scientifico generale, in quanto utilizzato in diverse discipline scientifiche. Ma, tuttavia, ogni disciplina scientifica associa questo termine a diversi aspetti concettuali. Ad esempio, la fisica crede che l'informazione sia anti-entropia (determina l'ordine e la complessità del sistema).

Nella comunità delle persone si verificano costantemente processi di scambio di informazioni. Una persona riceve informazioni dall'ambiente esterno attraverso i suoi sensi, le analizza e sviluppa le decisioni necessarie, che vengono poi incarnate in influenze pratiche sull'ambiente esterno. I processi informativi sono la raccolta, la trasmissione, l'archiviazione e l'elaborazione di dati informativi. Il trasferimento di informazioni è inteso come l'operazione di trasmissione di messaggi da una sorgente a un destinatario utilizzando speciali canali di comunicazione. I dati informativi possono essere trasmessi sotto forma di vari segnali, formati da suono, luce, ultrasuoni, onde elettromagnetiche, testo, grafica e così via. È possibile utilizzare l'atmosfera, varie reti via cavo, una persona, le sue cellule nervose e così via come canali di comunicazione.

Definizione 2

La memorizzazione delle informazioni è intesa come l'operazione di fissaggio di un messaggio su un supporto fisico. Carta e altre superfici, nastro magnetico, dischi laser, dischi fissi e altro.

Osservazione 1

L'elaborazione delle informazioni è intesa come l'operazione di formare un nuovo messaggio da un insieme di quelli esistenti. Durante l'elaborazione delle informazioni, esiste la possibilità di aumentarne la quantità. Il risultato dell'elaborazione di messaggi di un tipo può essere lo sviluppo di messaggi di un altro tipo.

Velocità di trasferimento delle informazioni

Osservazione 2

L'unità di misura più piccola per la velocità di trasmissione dei dati è un bit al secondo. Il bit è considerato la più piccola unità di misura del volume di informazioni. Bit/sec è l'unità di base per misurare la velocità di trasmissione delle informazioni nel campo dell'informatica.

Ma poiché la quantità di informazioni può essere misurata anche in byte, esiste anche un'unità corrispondente per misurare la velocità, byte al secondo. Per riferimento, un byte è otto bit. E, di conseguenza, 1 Byte/s = 8 bit/s. Dovresti anche prestare attenzione al fatto che nel formato abbreviato, un bit viene scritto con una lettera minuscola (bit / sec) e un byte viene scritto con una lettera maiuscola (B / sec). Ma poiché bit e byte sono quantità di dati relativamente piccole, vengono utilizzati speciali prefissi di moltiplicazione per lavorare con grandi volumi di informazioni. Il formato decimale dei prefissi ci è ben noto dalla nostra vita quotidiana quando misuriamo lunghezza, peso e così via.

In particolare, questi allegati sono:

• chilo (k), significa che devi moltiplicare il numero per mille (ad esempio, un chilogrammo è mille grammi).
• mega (M), significa che devi moltiplicare il numero per un milione (curiosamente, questo termine è stato introdotto relativamente di recente, nel 1960).
• giga (G), significa che il numero deve essere moltiplicato per un miliardo (è ancora più strano che questo termine sia nato nel 1947, cioè tredici anni prima del termine mega).

Nel settore dell'informatica elettronica vengono utilizzati anche i prefissi binari. Questi sono i seguenti termini:

• Kibi (Ki), significa che il numero deve essere moltiplicato per 1024 (cioè due alla potenza di dieci).
• Mobi (Me), significa che il numero deve essere moltiplicato per 1.048.576 (220).
• Gibi (Gi), significa che il numero deve essere moltiplicato per 1 073 741 824 (230).

Si noti inoltre che questa terminologia binaria è stata introdotta dalla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) nel 1999. I prefissi decimali possono essere utilizzati anche per misurare le caratteristiche di velocità della trasmissione delle informazioni. Se vengono utilizzati coefficienti binari per indicare la quantità di dati informativi, di solito vengono utilizzati coefficienti decimali per determinare la velocità di trasmissione delle informazioni. Cioè, un kbps corrisponde a 1000 bps. Di conseguenza, un megabit al secondo contiene un milione di bit al secondo e un gigabit al secondo è un miliardo di bit al secondo. Quando si usano i byte, tutto sarà esattamente lo stesso, ma con le abbreviazioni ci sarà una grande lettera B e, naturalmente, bisogna ricordare che un byte contiene otto bit.

Cioè: 1 kilobyte al secondo (kbyte/s o kB/s o kB/s) è uguale a 1000 byte/s.

Per convertire kilobit e megabit in kilobyte e megabyte, devi:

• Per convertire la quantità di informazioni in byte in bit, è necessario moltiplicarli per otto.
• Per convertire il volume di informazioni in bit in byte, dividere per otto.

Ad esempio, 100 Mbps = 100/8 = 12,5 Mbps.

I coefficienti binari non vengono utilizzati molto spesso per indicare la velocità di trasmissione delle informazioni. Ad esempio, 1 kibit al secondo (1 kib/sec o 1 Kib/s) = 1024 bit/sec. C'è un pericolo qui. A volte l'uso di coefficienti binari semplicemente non è indicato e c'è la possibilità che il simbolo "M" non significhi "Mega", ma "Mebi".

Velocità di Internet

Dall'avvento di Internet, la velocità di trasmissione dei dati in rete si misura in numero di bit al secondo. E la quantità di dati archiviati su un disco rigido (o altro supporto), di regola, viene conteggiata in byte. Pertanto, va ricordato che quando ci si connette a Internet, nella proposta piani tariffari la velocità è indicata in Megabit al secondo, e con download di dati reali Software indica la velocità in MB al secondo. Cioè, si afferma, ad esempio, che la velocità di Internet sarà di 20 Mbit/s, ma in realtà vediamo 2,5 MB/s. Ma non c'è nessun problema qui, è solo otto volte la differenza tra un bit e un byte.

Nel caso della velocità di trasferimento delle informazioni, questi "numeri carini" creano confusione. Naturalmente, la situazione qui è ancora diversa: si tratta di una confusione tra lo standard (dove la velocità è denominata in base a ciò che è a livello di canale) e la realtà, ma il significato è molto simile: la figura sull'adesivo non corrispondono a ciò che vedi con i tuoi occhi quando accendi il computer. Proviamo a risolverlo con questa confusione.

Esistono due tipi di connessione: via cavo e via etere, wireless.

Collegamento via cavo.

In questo caso, ci sono meno problemi con i numeri. La connessione avviene a una velocità di 10, 100 o 1000 megabit (1 gigabit) al secondo. Questa non è la "velocità di Internet", non la velocità di apertura delle pagine o di download di file. È solo la velocità tra i due punti che collega un tale cavo. Dal tuo computer, il cavo può andare al router (modem), a un altro computer o all'ingresso, all'apparecchiatura del provider, ma in ogni caso questa velocità indica solo che la connessione tra questi due punti è avvenuta alla velocità specificata.

La velocità di trasferimento dei dati è limitata non solo dal tipo di cavo, ma anche dalla velocità del disco rigido. Su una connessione gigabit, la velocità di trasferimento dei file risulterà contro questo, ed è possibile raggiungere i 120 megabyte reali al secondo solo in alcuni casi.

La velocità di connessione viene selezionata automaticamente in base a come i tuoi dispositivi di connessione "concordano", in base al più lento di essi. Se hai un gigabit Scheda di rete(e ora la maggior parte di questi sono nei computer), e dall'altra parte ci sono apparecchiature da 100 megabit, quindi la velocità di connessione sarà impostata su 100mbit. No installazioni aggiuntive la velocità non è necessaria, se richiesta, questo è un indicatore che c'è un problema con il cavo, o con l'apparecchiatura a voi o all'altra estremità, e quindi la velocità massima non viene impostata automaticamente.

Connessione senza fili.

Ma con questo tipo di connessione, ci sono molti più problemi e confusione. Il punto è che per connessione senza fili la velocità di trasferimento dei dati è circa due volte inferiore a quella indicata nella cifra standard. Come appare nei dati reali: vedi la tabella.

Standard	Frequenza e larghezza di banda	Velocità standard	Velocità di trasferimento file reale	Informazioni aggiuntive
Wi-Fi 802.11 un	5Ghz. (20MHz)	54 Mbps		Attualmente è usato raramente nelle apparecchiature domestiche, si trova nelle reti dei fornitori.
Wi-Fi 802.11 B	2,4 Ghz (20 Mhz)	11 mbit/sec	OK. 0,6 megabyte (4,8 megabit) al secondo	Attualmente utilizzato solo per la comunicazione da computer a computer (Ad-Hoc)
Wi-Fi 802.11 G	2,4 Ghz (20 Mhz)	54 Mbps	OK. 3 megabyte (24 megabit) al secondo	Finora, il tipo più comune di connessione.
Wi-Fi 802.11 n	2,4 Ghz / 5 Ghz (20 Mhz / 40 Mhz)	150, 300, 600 mbit/s	5-10 megabyte al secondo.	Convenzionalmente, 1 stream (antenna) - 150 megabit, router (rete) con 4 antenne supporta 600 Mbps

Come puoi vedere, tutto è molto triste e brutto, e la decantata "N" non si avvicina nemmeno a mostrare i numeri che vorrei vedere. Inoltre, questa velocità è garantita in condizioni ambientali quasi ideali: nessuna interferenza, nessuna parete metallica tra il router e il computer (migliore linea di vista) e minore è la distanza, meglio è. In un tipico trilocale casa in cemento armato un access point wireless installato nel retro dell'appartamento può essere quasi elusivo dal lato opposto. Lo standard "N" fornisce la migliore copertura e questo vantaggio è più importante per me personalmente della velocità; e la copertura di alta qualità ha un buon effetto sulla velocità: dove la velocità di trasferimento dati quando si utilizzano apparecchiature con "G" è di 1 megabit, solo l'utilizzo di "N" può aumentarla più volte. Tuttavia, non è affatto un dato di fatto che sarà sempre così: è negli intervalli, in alcuni casi un tale interruttore non dà un risultato.

La velocità è anche influenzata dalle prestazioni del dispositivo che distribuisce Internet (router, punto di accesso).Con l'uso attivo di torrent, ad esempio, la velocità di trasferimento dei dati attraverso il router può diminuire in modo significativo - il suo processore semplicemente non può far fronte al flusso di dati.

Il tipo di crittografia selezionato influisce anche sulla velocità. Già dal nome è chiaro che la “crittografia” è l'elaborazione dei dati per codificarli. È possibile utilizzare diversi metodi di crittografia e quindi le prestazioni del dispositivo eseguite da questa crittografia-decrittografia sono diverse. Pertanto, si consiglia di impostare nei parametri rete senza fili Il tipo di crittografia WPA2 è il più veloce e sicuro questo momento tipo di crittografia. Infatti, secondo lo standard, qualsiasi altro tipo di crittografia non consentirà a "N" di accendersi a "piena potenza", ma alcuni router cinesi sputano sugli standard.

Un altro punto. Per sfruttare appieno lo standard N (soprattutto per le apparecchiature che supportano MIMO), il punto di accesso deve essere impostato sulla modalità "Solo N".

Se scegli "G + N Mixed" (qualsiasi modalità "mista"), è molto probabile che i tuoi dispositivi non tentino di connettersi alla massima velocità. Questo è il pagamento per l'interoperabilità degli standard. Se i tuoi dispositivi supportano "N", dimentica le altre modalità: perché perdere i vantaggi offerti? L'utilizzo di hardware G e N sulla stessa rete ti priverà di loro. Tuttavia, ci sono router che hanno due trasmettitori e ti permettono di lavorare in due diverse gamme di frequenza contemporaneamente, ma questo è piuttosto raro e il loro prezzo è molto più alto (ad esempio, Asus RT-N56U).

Altri tipi di connessione.

Oltre a quelli descritti, ovviamente, esistono altri tipi di connessione. Opzione obsoleta - connessione tramite cavo coassiale, opzione insolita per la connessione attraverso la rete elettrica dell'edificio, molte opzioni di connessione tramite reti mobili - 3G, nuovo LTE, WiMAX relativamente raro. Ognuno di questi tipi di connessione ha caratteristiche di velocità e ognuno di essi opera con il concetto di "velocità TO". Non sei ingannato (beh, non sono formalmente ingannati), ma ha senso prestare attenzione a questi numeri, comprendendo cosa significano in realtà.

Unità.

C'è confusione causata da un uso scorretto delle unità. Probabilmente, questo è un argomento per un altro articolo (su reti e connessioni, che scriverò a breve), ma comunque qui (compresso) sarà a posto.

Nel mondo dei computer viene adottato un sistema di numeri binari. Unità più piccola misura - bit... Il prossimo è byte.

Ascendente:

1 byte = 8 bit

1024 bit = 1 kilobit (kb)

8 kilobit = 1 kilobyte (KB)

128 kilobyte = 1 megabit (mb)

8 megabit = 1 megabyte (MB)

1024 kilobyte = 1 megabyte (MB)

128 megabyte = 1 gigabit (gb)

8 gigabit = 1 gigabyte (GB)

1024 megabyte = 1 gigabyte (GB)

Tutto sembra essere chiaro. Ma! All'improvviso si scopre che anche qui c'è confusione. Ecco cosa dice wikipedia:

Quando si indicano le velocità delle connessioni di telecomunicazione, ad esempio, 100 Mbit / s nello standard 100BASE-TX ("rame" Fast Ethernet) corrisponde alla velocità di trasmissione di esattamente 100.000.000 bit / s e 10 Gbit / s nel 10GBASE-X (Dieci Gigabit Ethernet) standard - 10.000.000.000 bit/s.

A chi credere? Decidi tu stesso, che è più conveniente per te, leggi la stessa Wikipedia. Il fatto è che ciò che è scritto in Wikipedia non è la verità ultima, è scritto da persone (in effetti, chiunque può scrivere qualcosa lì). Ma nei libri di testo (in particolare, nel libro di testo "Reti di computer" di Olifer VG, Olifer NA) - il calcolo è normale, binario e in 100 megabit -12,5 megabyte, ed è 12 megabyte che vedrai quando scarichi il file su una LAN da 100 megabit, in quasi tutti i programmi.

Programmi diversi visualizzano la velocità in modi diversi: alcuni in kilobyte, altri in kilobit. Formalmente, quando parliamo di * byte, viene inserita una lettera maiuscola, circa * bit-piccolo (notazione KB (KB, a volte kB o KB o KB)) - significa "kilobyte", kb (kb o kbit) - “kilobit”, ecc.), ma questa non è una regola fissa.

Pensi che la tua connessione Internet a banda larga sia veloce? Attenzione, dopo aver letto questo articolo, il tuo atteggiamento nei confronti della parola "veloce" in relazione al trasferimento dei dati può cambiare molto. Immagina il volume del tuo disco rigido sul computer e decidere quale velocità si riempirà è veloce -1 Gb / s o forse 100 Gb / s, quindi il disco da 1 terabyte si riempirà in 10 secondi? Se il Guinness dei primati stabilisse record per la velocità di trasferimento delle informazioni, allora dovrebbe elaborare tutti gli esperimenti di seguito.

Alla fine del Novecento, cioè ancora in tempi relativamente recenti, le velocità nei principali canali di comunicazione non superavano le decine di Gbit/s. Allo stesso tempo, gli utenti di Internet che utilizzano linee telefoniche e modem hanno goduto di velocità di decine di kilobit al secondo. Internet era su carte e i prezzi per il servizio erano piuttosto alti - le tariffe erano, di regola, in USD. A volte ci volevano anche diverse ore per scaricare un'immagine e, come ha osservato accuratamente uno degli utenti di Internet di quel tempo: "Era Internet, quando in una notte si potevano guardare solo poche donne su Internet". Questa velocità di trasferimento dati è lenta? Forse. Tuttavia, vale la pena ricordare che tutto nel mondo è relativo. Ad esempio, se ora fosse il 1839, la linea di comunicazione telegrafica ottica Pietroburgo-Varsavia più lunga del mondo rappresenterebbe per noi una sorta di Internet. La lunghezza di questa linea di comunicazione per il diciannovesimo secolo sembra semplicemente trascendentale: 1200 km, è composta da 150 torri di transito. Qualsiasi cittadino può utilizzare questa linea e inviare un telegramma "ottico". La velocità è "colossale" - 45 caratteri a una distanza di 1200 km possono essere trasmessi in soli 22 minuti, nessun servizio di posta a cavallo era qua e là!

Torniamo al XXI secolo e vediamo cosa abbiamo oggi rispetto ai tempi sopra descritti. Tariffe minime da grandi fornitori Internet cablato sono calcolati non più in unità, ma in diverse decine di Mbit/s; non vogliamo guardare video con una risoluzione inferiore a 480pi, questa qualità dell'immagine non ci soddisfa più.

Vediamo la velocità media di Internet in paesi diversi il mondo. I risultati presentati sono stati compilati dal provider CDN Akamai Technologies. Come puoi vedere, anche nella Repubblica del Paraguay, già nel 2015, la velocità media di connessione nel paese ha superato 1,5 Mbit / s (a proposito, il Paraguay ha un dominio che è vicino a noi russi nella traslitterazione - * .py) .

Oggi, la velocità media delle connessioni Internet nel mondo è 6,3 Mbps... La velocità media più alta si osserva in Corea del Sud a 28,6 Mbit / s, la Norvegia è al secondo posto - 23,5 Mbit / s, la Svezia è al terzo - 22,5 Mbit / s. Di seguito è riportato un grafico che mostra la velocità media di Internet nei paesi con le migliori prestazioni all'inizio del 2017.

Cronologia dei record mondiali per le velocità di trasferimento dei dati

Poiché oggi i sistemi di trasmissione in fibra ottica sono i primati indiscussi in termini di portata e velocità di trasmissione, l'accento sarà posto su di essi.

Con che velocità è iniziato tutto? Dopo numerosi studi nel periodo 1975-1980. apparve il primo sistema commerciale in fibra ottica, operante con radiazione a una lunghezza d'onda di 0,8 μm su un laser a semiconduttore a base di arseniuro di gallio.

Il 22 aprile 1977, a Long Beach, in California, la General Telephone and Electronics ha utilizzato per la prima volta un canale ottico per trasportare il traffico telefonico a 6 Mbps... A questa velocità è possibile organizzare la trasmissione simultanea fino a 94 dei più semplici canali telefonici digitali.

Velocità massima sistemi di trasmissione ottica in strutture di ricerca sperimentale di questo tempo raggiunto 45 Mbps, la distanza massima tra i rigeneratori è 10 km.

All'inizio degli anni '80, la trasmissione di un segnale luminoso avveniva in fibre multimodali già a una lunghezza d'onda di 1,3 μm utilizzando laser InGaAsP. La velocità di trasferimento massima è stata limitata dal valore 100 Mbps a causa della dispersione.

Quando si utilizzavano fibre ottiche monomodali nel 1981, nei test di laboratorio, è stata raggiunta una velocità di trasmissione record per quel periodo 2 Gbps a distanza 44 km.

L'introduzione commerciale di tali sistemi nel 1987 ha fornito velocità fino a 1,7 Gbps con la lunghezza del percorso 50 km.

Come si vede, vale la pena valutare il primato di un sistema di comunicazione non solo in termini di velocità di trasmissione, ma è anche estremamente importante per quale distanza questo sistema in grado di fornire data velocità... Pertanto, per caratterizzare i sistemi di comunicazione, viene solitamente utilizzato il prodotto della capacità totale del sistema B [bit/s] per il suo intervallo L [km].

Nel 2001, con l'applicazione della tecnologia WDM, è stata raggiunta una velocità di trasmissione 10,92 Tbit/sec(273 canali ottici a 40 Gbps), ma il raggio di trasmissione era limitato dal valore 117 km(B ∙ L = 1278 Tbit/s ∙ km).

Nello stesso anno è stata condotta una sperimentazione per organizzare 300 canali con una velocità di 11,6 Gbps ciascuno (banda totale 3,48 Tbit/sec), la lunghezza della linea era finita 7380 km(B ∙ L = 25 680 Tbit/s ∙ km).

Nel 2002 è stata realizzata una linea ottica intercontinentale con una lunghezza di 250.000 km con larghezza di banda totale 2,56 Tbit/s(64 canali WDM a 10 Gbps, il cavo transatlantico conteneva 4 coppie di fibre).

Ora 3 milioni possono essere trasmessi simultaneamente con una singola fibra! segnali telefonici o 90.000 segnali televisivi.

Nel 2006, la Nippon Telegraph and Telephone Corporation ha stabilito una velocità di trasmissione di 14 trilioni di bit al secondo ( 14 Tbps) uno per uno fibra ottica alla lunghezza della linea 160 km(B ∙ L = 2240 Tbit/s ∙ km).

In questo esperimento, hanno dimostrato pubblicamente la trasmissione di 140 film digitali HD in un secondo. Il valore di 14 Tbit/s è apparso come risultato della combinazione di 140 canali da 111 Gbit/s ciascuno. Sono stati utilizzati multiplexing a divisione di lunghezza d'onda e multiplexing a polarizzazione.

Nel 2009, i Bell Labs hanno raggiunto B ∙ L = 100 peta bit al secondo per chilometro, superando così la barriera dei 100.000 Tbit/s ∙ km.

Per ottenere risultati da record, i ricercatori dei Bell Labs di Villarceaux, in Francia, hanno utilizzato 155 laser, ciascuno operante a una frequenza diversa e trasmettendo dati a 100 Gigabit al secondo. La trasmissione avveniva tramite una rete di rigeneratori, la cui distanza media era di 90 km. Il multiplexing di 155 canali ottici a 100 Gbit/s ha fornito larghezza di banda totale 15,5 Tbit/s a distanza 7000 km... Per comprendere il significato di questa velocità, immagina che i dati vengano trasferiti da Ekaterinburg a Vladivostok a una velocità di 400 DVD al secondo.

Nel 2010 NTT Network Innovation Laboratories ha stabilito un record per la velocità di trasmissione 69,1 terabit al secondo uno per uno 240 km fibra ottica. Utilizzando la tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM), hanno multiplexato 432 flussi (spaziatura di frequenza di 25 GHz) a velocità di canale di 171 Gbps ciascuno.

Nell'esperimento sono stati utilizzati ricevitori coerenti, amplificatori a basso livello di rumore intrinseco e con amplificazione a banda ultra larga nelle bande C e L estese. In combinazione con la modulazione QAM-16 e il multiplexing di polarizzazione, è risultato raggiungere un'efficienza spettrale di 6,4 bps / Hz.

Il grafico sottostante mostra l'andamento dello sviluppo dei sistemi di comunicazione in fibra ottica nei 35 anni dalla loro nascita.

Da questo grafico sorge la domanda: "e poi?" Come puoi aumentare la velocità e la gamma di trasmissione di più volte?

Nel 2011, il record mondiale di throughput è stato stabilito da NEC, trasmettendo più di 100 terabit di informazioni al secondo su una singola fibra ottica. Questa quantità di dati trasferiti in 1 secondo è sufficiente per guardare film in HD ininterrottamente per tre mesi. Oppure equivale a trasferire il contenuto di 250 dischi Blu-ray a doppia faccia al secondo.

101,7 terabit sono stati trasmessi in un secondo a distanza 165 chilometri multiplexando 370 canali ottici, ognuno dei quali aveva una velocità di 273 Gbps.

Nello stesso anno, il National Institute of Information and Communications Technology (Tokyo, Giappone) ha annunciato il raggiungimento della soglia di 100 terab della velocità di trasmissione attraverso l'utilizzo di fibre ottiche multi-core. Invece di utilizzare la fibra con un solo core a guida di luce, come nel caso delle moderne reti commerciali, il team ha utilizzato una fibra a sette core. Ciascuno di essi è stato trasmesso a una velocità di 15,6 Tbit/s, quindi è stato raggiunto il throughput totale 109 terabit al secondo.

Come dissero i ricercatori all'epoca, l'uso delle fibre multicore è ancora un processo piuttosto complicato. Hanno un'elevata attenuazione e sono critici per l'interferenza reciproca, quindi sono fortemente limitati nel raggio di trasmissione. La prima applicazione di tali sistemi da 100 terabit sarà all'interno dei giganteschi data center di Google, Facebook e Amazon.

Nel 2011, un team di scienziati tedeschi del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), senza utilizzare la tecnologia xWDM, ha trasmesso dati su uno OF ad una velocità 26 terabit al secondo per distanza 50 km... Questo è l'equivalente di 700 DVD al secondo o 400 milioni di segnali telefonici simultaneamente su un canale.

Cominciarono a emergere nuovi servizi come il cloud computing, la televisione 3D ad alta definizione e le applicazioni di realtà virtuale, che richiedevano ancora una volta un'elevata capacità ottica senza precedenti. Per risolvere questo problema, i ricercatori tedeschi hanno dimostrato l'uso di uno schema ottico FFT per la codifica e la trasmissione di flussi di dati a una velocità di 26,0 Tbit/s. Per organizzare una velocità di trasmissione così elevata, non è stata utilizzata solo la classica tecnologia xWDM, ma il multiplexing ottico con multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM) e, di conseguenza, la decodifica dei flussi OFDM ottici.

Nel 2012, la giapponese NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) e i suoi tre partner, Fujikura Ltd., Hokkaido University e Technical University of Denmark, hanno stabilito un record mondiale di larghezza di banda superando 1000 terabit (1 Pbit/ insieme a) informazioni al secondo su una fibra ottica a distanza 52.4 km... Il trasferimento di un petabit al secondo equivale al trasferimento di 5000 filmati HD di due ore al secondo.

Con l'obiettivo di migliorare significativamente il throughput dei sistemi di comunicazione ottica, è stata sviluppata e testata la fibra con 12 nuclei disposti in modo speciale a forma di nido d'ape. In questa fibra, grazie al suo design speciale, l'interferenza reciproca tra nuclei adiacenti, che di solito è il problema principale nella fibra ottica multi-core convenzionale, è significativamente soppressa. Come risultato dell'applicazione del multiplexing di polarizzazione, della tecnologia xWDM, del 32-QAM e della ricezione coerente digitale, gli scienziati hanno aumentato con successo l'efficienza di trasmissione per core di oltre 4 volte, rispetto ai record precedenti per le fibre ottiche multi-core.

Il throughput era di 84,5 terabit al secondo per core (velocità del canale 380 Gbit/s x 222 canali). Il throughput totale per fibra era di 1,01 petabit al secondo (12 x 84,5 terabit).

Sempre nel 2012, poco dopo, i ricercatori del NEC Laboratory di Princeton, New Jersey, USA, e del New York Research Center Corning Inc., hanno dimostrato con successo velocità di trasferimento dati estremamente elevate a 1,05 petabit al secondo. I dati sono stati trasmessi utilizzando una fibra multi-core, che consisteva di 12 core single-mode e 2 low-mode.

Questa fibra è stata sviluppata dai ricercatori Corning. Combinando il multiplexing spaziale e le tecnologie MIMO ottico e utilizzando formati di modulazione multistrato, i ricercatori hanno raggiunto un throughput totale di 1,05 Pbit/s, stabilendo così un nuovo record mondiale per la velocità di trasmissione più veloce su una singola fibra ottica.

Estate 2014 gruppo di lavoro in Danimarca, utilizzando una nuova fibra offerta dalla società giapponese Telekom NTT, ha stabilito un nuovo record organizzando con un'unica sorgente laser la velocità a 43 Tbit/s... Il segnale da una sorgente laser è stato trasmesso su una fibra a sette core.

Il team della Danish Technical University, insieme a NTT e Fujikura, ha precedentemente raggiunto la velocità di trasferimento dati più alta al mondo di 1 petabit al secondo. Tuttavia, sono stati utilizzati centinaia di laser. Ora, il record di 43 Tbit/s è stato raggiunto con un singolo trasmettitore laser, rendendo il sistema di trasmissione più efficiente dal punto di vista energetico.

Come abbiamo visto, la connessione ha i suoi interessanti record mondiali. Per chi è nuovo in questo campo, vale la pena notare che molti dei dati presentati non si trovano ancora ovunque nell'operazione commerciale, poiché sono stati ottenuti in laboratori scientifici in singoli impianti sperimentali. Però, telefono cellulare una volta era un prototipo.

Per non sovraccaricare il supporto di memorizzazione, mentre interrompiamo il flusso di dati corrente.

Continua…

La velocità di trasferimento dei dati su un canale di comunicazione è misurata dal numero di bit di informazioni trasmessi per unità di tempo - un secondo.

L'unità di misura per la velocità di trasferimento dei dati è bit al secondo.

Nota. Un'unità di misura comunemente usata per la velocità è il baud. Baud è il numero di cambiamenti nello stato del mezzo di trasmissione al secondo. Poiché ogni cambiamento di stato può corrispondere a diversi bit di dati, allora velocità reale bit al secondo possono superare la velocità di trasmissione.

La velocità di trasferimento dei dati dipende dal tipo e dalla qualità del canale di comunicazione, dal tipo di modem utilizzati e il modo accettato sincronizzazione.

Quindi, per i modem asincroni e un canale di comunicazione telefonica, l'intervallo di velocità è 300-9600 bit / se per i modem sincroni - 1200-19200 bit / s.

Per gli utenti reti di computer ciò che conta non sono i bit astratti al secondo, ma le informazioni, la cui unità sono byte o caratteri. Pertanto, una caratteristica più conveniente di un canale è il suo throughput, che è stimato dal numero di caratteri trasmessi sul canale per unità di tempo - un secondo. In questo caso, nel messaggio sono inclusi anche tutti i simboli di servizio. La larghezza di banda teorica è determinata dalla velocità di trasferimento dei dati. Il throughput effettivo dipende da una serie di fattori, tra cui il metodo di trasmissione, la qualità del canale di comunicazione, le condizioni del suo funzionamento e la struttura dei messaggi.

L'unità di misura del throughput del canale di comunicazione è un carattere al secondo.

Una caratteristica essenziale del sistema di comunicazione di qualsiasi rete è l'affidabilità delle informazioni trasmesse. Poiché, sulla base dell'elaborazione delle informazioni sullo stato dell'oggetto di controllo, vengono prese decisioni su un particolare corso del processo, il destino dell'oggetto può in definitiva dipendere dall'affidabilità delle informazioni. La fedeltà di trasmissione delle informazioni è valutata come rapporto tra il numero di caratteri trasmessi erroneamente e il numero totale di caratteri trasmessi. Il livello di confidenza richiesto dovrebbe essere fornito sia dall'hardware che dal canale di comunicazione. Non è ragionevole utilizzare apparecchiature costose se il canale di comunicazione non soddisfa i requisiti necessari per quanto riguarda il livello di affidabilità.

Unità di validità: numero di errori per segno - errori/segno.

Per le reti di computer, questo indicatore dovrebbe essere compreso tra 10-6 -10-7 errori / segno, ad es. è consentito un errore per milione di caratteri trasmessi o dieci milioni di caratteri trasmessi.

Infine, l'affidabilità di un sistema di comunicazione è determinata dalla frazione di uptime nel tempo di funzionamento totale, o dal uptime medio. La seconda caratteristica consente di valutare in modo più efficace l'affidabilità del sistema.

Unità di affidabilità: MTBF - ora.

Per le reti di computer, l'MTBF dovrebbe essere sufficientemente grande ed essere di almeno diverse migliaia di ore.

La velocità di trasferimento dei dati caratterizza la quantità di dati trasmessi in un determinato periodo di tempo. È necessario conoscere la velocità di trasmissione se si scarica qualcosa da Internet o si copiano dati da un supporto di memorizzazione a un altro. Innanzitutto, è necessario convertire le unità di misura per la dimensione del file e la velocità di trasferimento in modo da unificarle, quindi sostituire i valori nella formula S = A ÷ T, dove A è la quantità di dati, T è la tempo di trasferimento, S è la velocità di trasferimento. Inoltre, utilizzando questa formula, puoi calcolare la quantità di dati o il tempo di trasferimento se conosci una delle variabili e la velocità di trasferimento.

Passi

Parte 1

Conversione unità

Trova le unità di misura per la dimensione del file. La dimensione del file può essere specificata in bit (bit), byte (B), kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB) e persino terabyte (TB).

• Attenzione alle lettere maiuscole e minuscole. Ad esempio, un bit è indicato come "bit" (in lettere minuscole) e un byte è lettera maiuscola"B"

1. Prestare attenzione alle unità di misura del baud rate. La velocità di trasferimento può essere espressa in bit al secondo (bps), byte al secondo (B/s), kilobyte al secondo (KB/s), megabyte al secondo (MB/s), o gigabyte al secondo (GB/s) .

2. Converti le unità in bit o byte e assicurati che abbiano lo stesso prefisso (K, M, G). Prima di utilizzare la formula, assicurati di avere le stesse dimensioni del file e le stesse unità di velocità in bit. Non pensare alle unità di tempo.

   • 8 bit = 1 byte (B); per convertire i bit in byte, dividere il valore in bit per 8. Per convertire i byte in bit, moltiplicare il valore in byte per 8.
   • 1.024 byte = 1 kilobyte (KB); per convertire i byte in kilobyte, dividere il valore in byte per 1024. Per convertire da kilobyte in byte, moltiplicare il valore in kilobyte per 1024.
   • 1.024 kilobyte = 1 megabyte (MB); per convertire i kilobyte in megabyte, dividere il valore in kilobyte per 1024. Per convertire da megabyte in kilobyte, moltiplicare il valore in megabyte per 1024.
   • 1.024 megabyte = 1 gigabyte (GB); per convertire da megabyte a gigabyte, dividere il valore in megabyte per 1024. Per convertire da gigabyte a megabyte, moltiplicare il valore in gigabyte per 1024.
   • 1.024 gigabyte = 1 terabyte (TB); per convertire i gigabyte in terabyte, dividere i gigabyte per 1024. Per convertire i terabyte in gigabyte, moltiplicare i terabyte per 1024.

3. Converti le unità di tempo se necessario. In 1 minuto e 60 secondi e in 1 ora e 60 minuti. Per convertire i secondi in minuti, dividi i secondi per 60. Per convertire i minuti in ore, dividi i minuti per 60. Per convertire le ore in minuti, moltiplica le ore per 60. Per convertire i minuti in secondi, moltiplica i minuti per 60.

   • Per convertire i secondi in ore, dividi per 3600 (60 x 60). Per convertire le ore in secondi, moltiplica per 3600.
   • Tipicamente, la velocità di trasmissione è indicata in secondi. Se il trasferimento di un file di grandi dimensioni ha richiesto troppi secondi, convertirli in minuti o addirittura ore.

   Parte 2

   Calcolo di baud rate, tempo e volume di dati

   1. Calcola la velocità di trasferimento dividendo la quantità di dati per il tempo di trasferimento. Inserisci i valori del volume di dati (A) e del tempo di trasmissione (T) nella formula S = A ÷ T.

      • Ad esempio, un file da 25 MB viene trasferito in 2 minuti. Prima converti 2 minuti in secondi: 2 x 60 = 120 secondi. Quindi S = 25 MB ÷ 120 s = 0,208. Pertanto, la velocità di trasferimento è di 0,208 MB/s. Per convertire questo valore in kilobyte, moltiplica 0,208 per 1024: 0,208 x 1024 = 212,9. Quindi anche la velocità di trasferimento è di 212,9 KB/s.

   2. Calcola il tempo di trasferimento dividendo la quantità di dati per la velocità di trasferimento. Cioè, usa la formula T = A ÷ S, dove T è il tempo di trasferimento, A è la quantità di dati, S è la velocità di trasferimento.

      • Ad esempio, un file da 134 GB è stato trasferito a 7 MB/s. Innanzitutto, converti GB in MB per unificare le unità: 134 x 1024 = 137217 MB. Quindi, 137.217 MB sono stati trasferiti a 7 MB / s. Per trovare il tempo di trasmissione (T), dividere 137217 per 7 per ottenere 19602 secondi. Per convertire i secondi in ore, dividere 19602 per 3600 per ottenere 5,445 ore, ovvero 5,445 ore per trasferire 134 GB di dati a 7 MB/s.
      • Per utilizzare ore e minuti, separare le parti intere e frazionarie del decimale. Nel nostro esempio, questo è 5 ore e 0,445 ore. Per convertire 0,445 ore in minuti, moltiplicare per 60: 0,445 x 60 = 26,7 (26 minuti e 0,7 minuti). Per convertire un decimale in un secondo, moltiplicare per 60: 0,7 x 60 = 42. Il tempo di trasmissione è quindi di 5 ore 26 minuti e 42 secondi.

   3. Calcola la quantità di dati moltiplicando il tempo di trasferimento per la velocità di trasferimento. Cioè, usa la formula A = T x S, dove T è il tempo di trasferimento, A è la quantità di dati, S è la velocità di trasferimento.

      • Ad esempio, è necessario determinare quanti dati sono stati trasferiti in 1,5 ore a una velocità di 200 bps. Innanzitutto, converti le ore in secondi: 1,5 x 3600 = 5400 s. Quindi A = 5.400 s x 200 bps = 1.080.000 bps. Per convertire questo valore in byte, dividere per 8: 1080000 ÷ 8 = 135000. Per convertire il valore in kilobyte, dividere per 1024: 135000 ÷ 1024 = 131,84. Pertanto, 131,84 KB di dati sono stati trasferiti in 1,5 ore a 200 bps.