Vous pensez que votre connexion Internet haut débit est rapide ? Attention, après avoir lu cet article, votre attitude envers le mot « rapide » par rapport au transfert de données peut beaucoup changer. Imaginez la taille de votre disque dur sur un ordinateur et déterminez quel est son taux de remplissage rapide -1 Gb/s ou peut-être 100 Gb/s, alors un disque de 1 téraoctet se remplira en 10 secondes ? Si le Livre Guinness des Records établissait des records de vitesse de transfert d'informations, il devrait alors traiter toutes les expériences ci-dessous.

A la fin du XXe siècle, c'est-à-dire encore relativement récemment, les débits dans les principaux canaux de communication ne dépassaient pas les dizaines de Gbit/s. Dans le même temps, les internautes utilisant des lignes téléphoniques et des modems bénéficiaient de vitesses de plusieurs dizaines de kilobits par seconde. Internet était sur cartes et les prix du service étaient plutôt élevés - les tarifs étaient généralement indiqués en USD. Il fallait même parfois plusieurs heures pour télécharger une image, et comme l'un des internautes de l'époque le notait avec précision : « C'était Internet, alors qu'en une nuit on ne pouvait regarder que quelques femmes sur Internet. Ce taux de transfert de données est-il lent ? Peut-être. Cependant, il convient de rappeler que tout dans le monde est relatif. Par exemple, si nous étions maintenant en 1839, la plus longue ligne de communication télégraphique optique du monde Pétersbourg-Varsovie représenterait pour nous une sorte d'Internet. La longueur de cette ligne de communication pour le XIXe siècle semble tout simplement transcendantale - 1200 km, elle se compose de 150 tours de transit relais. Tout citoyen peut utiliser cette ligne et envoyer un télégramme « optique ». La vitesse est "colossale" - 45 caractères à une distance de 1200 km peuvent être transmis en seulement 22 minutes, aucun service postal à cheval n'était là nulle part !

Revenons au XXIe siècle et voyons ce que nous avons aujourd'hui par rapport aux temps décrits ci-dessus. Les tarifs minimaux des grands fournisseurs d'Internet filaire ne sont plus calculés en unités, mais en plusieurs dizaines de Mbps ; nous ne voulons plus regarder de vidéos avec une résolution inférieure à 480pi, cette qualité d'image ne nous convient plus.

Voyons la vitesse moyenne d'Internet dans différents pays du monde. Les résultats présentés ont été compilés par le fournisseur de CDN Akamai Technologies. Comme vous pouvez le voir, même en République du Paraguay, déjà en 2015, la vitesse de connexion moyenne dans le pays dépassait 1,5 Mbit / s (d'ailleurs, le Paraguay a un domaine qui est proche de nous les Russes en translittération - * .py) .

Aujourd'hui, la vitesse moyenne des connexions Internet dans le monde est de 6,3 Mbit/s... La vitesse moyenne la plus élevée est observée en Corée du Sud - 28,6 Mbps, la Norvège est en deuxième place avec 23,5 Mbps et la Suède est en troisième avec 22,5 Mbps. Vous trouverez ci-dessous un graphique montrant la vitesse Internet moyenne dans les pays les plus performants au début de 2017.

Chronologie des records du monde pour les taux de transfert de données

Les systèmes de transmission à fibre optique étant aujourd'hui les détenteurs indiscutables du record en termes de portée et de vitesse de transmission, l'accent sera mis sur eux.

Par quelles vitesses tout a-t-il commencé ? Après de nombreuses études dans la période 1975-1980. le premier système commercial à fibre optique est apparu, fonctionnant avec un rayonnement à une longueur d'onde de 0,8 µm sur un laser à semi-conducteur à base d'arséniure de gallium.

Le 22 avril 1977, à Long Beach, Californie, General Telephone and Electronics a utilisé pour la première fois la fibre optique pour acheminer le trafic téléphonique à 6 Mbps... A cette vitesse, il est possible d'organiser la transmission simultanée de jusqu'à 94 canaux téléphoniques numériques simples.

La vitesse maximale des systèmes de transmission optique dans les installations de recherche expérimentale de cette époque a atteint 45 Mbps, la distance maximale entre les régénérateurs est 10 km.

Au début des années 1980, la transmission d'un signal lumineux s'effectuait dans des fibres multimodes déjà à une longueur d'onde de 1,3 µm à l'aide de lasers InGaAsP. Le débit en bauds maximum était limité par la valeur 100 Mbps en raison de la dispersion.

Lors de l'utilisation de fibres optiques monomodes en 1981, lors d'essais en laboratoire, un taux de transmission record a été atteint pour l'époque. 2 Gbit/sà distance 44 km.

L'introduction commerciale de tels systèmes en 1987 a permis des vitesses allant jusqu'à 1,7 Gbit/s avec la longueur du parcours 50 km.

Comme vous pouvez le voir, il vaut la peine d'évaluer le bilan d'un système de communication non seulement en termes de vitesse de transmission, il est également extrêmement important pour quelle distance ce système est capable de fournir cette vitesse. Par conséquent, pour caractériser les systèmes de communication, le produit de la capacité totale du système B [bit / s] par sa portée L [km] est généralement utilisé.

En 2001, avec l'application de la technologie WDM, un taux de transmission a été atteint 10,92 Tbit/s(273 canaux optiques à 40 Gbps), mais la portée de transmission était limitée par la valeur 117 km(B L = 1278 Tbit/s ∙ km).

La même année, une expérimentation a été menée pour organiser 300 canaux avec un débit de 11,6 Gbps chacun (bande passante totale 3,48 Tbit/s), la longueur de la ligne était terminée 7380 km(B L = 25 680 Tbit/s ∙ km).

En 2002, une ligne optique intercontinentale d'une longueur de 250 000 km avec bande passante totale 2,56 Tbit/s(64 canaux WDM à 10 Gbps, le câble transatlantique contenait 4 paires de fibres).

Désormais, 3 millions peuvent être transmis simultanément avec une seule fibre ! signaux téléphoniques ou 90 000 signaux de télévision.

En 2006, la Nippon Telegraph and Telephone Corporation a établi un taux de transmission de 14 000 milliards de bits par seconde ( 14 Tbit/s) une fibre optique à une longueur de ligne 160 km(B L = 2240 Tbit/s ∙ km).

Dans cette expérience, ils ont démontré publiquement la transmission de 140 films HD numériques en une seconde. La valeur de 14 Tbit/s est apparue à la suite de la combinaison de 140 canaux de 111 Gbit/s chacun. Le multiplexage par répartition en longueur d'onde et le multiplexage par polarisation ont été utilisés.

En 2009, les Bell Labs ont atteint B ∙ L = 100 péta bits par seconde fois kilomètre, franchissant ainsi la barre des 100 000 Tbit/s ∙ km.

Pour obtenir de tels résultats records, les chercheurs des Bell Labs de Villarceaux, en France, ont utilisé 155 lasers, chacun fonctionnant à une fréquence différente et transmettant des données à 100 gigabits par seconde. Le transport s'effectuait à travers un réseau de régénérateurs dont la distance moyenne était de 90 km. Le multiplexage de 155 canaux optiques à 100 Gbit/s a fourni une bande passante totale 15,5 Tbit/sà distance 7000 km... Pour comprendre l'importance de cette vitesse, imaginez que les données sont transférées d'Ekaterinbourg à Vladivostok à une vitesse de 400 DVD par seconde.

En 2010, NTT Network Innovation Laboratories a établi un record de vitesse de transmission 69,1 térabits par seconde un par un 240 km fibre optique. À l'aide de la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM), ils ont multiplexé 432 flux (espacement de fréquence de 25 GHz) à des débits de canal de 171 Gbit/s chacun.

Dans l'expérience, nous avons utilisé des récepteurs cohérents, des amplificateurs à faible niveau de bruit intrinsèque et à amplification ultra large bande dans les bandes C et L étendue. En combinaison avec la modulation QAM-16 et le multiplexage de polarisation, il s'est avéré atteindre une efficacité spectrale de 6,4 bit/s/Hz.

Le graphique ci-dessous montre la tendance du développement des systèmes de communication à fibre optique au cours des 35 années écoulées depuis leur création.

À partir de ce graphique, la question se pose : « et ensuite ? » Comment pouvez-vous augmenter la vitesse et la plage de transmission de plusieurs fois ?

En 2011, le record mondial de débit a été établi par NEC, transmettant plus de 100 térabits d'informations par seconde sur une seule fibre optique. Cette quantité de données transférées en 1 seconde est suffisante pour regarder des films HD en continu pendant trois mois. Ou cela équivaut à transférer 250 disques Blu-ray double face par seconde.

101,7 térabits ont été transmis en une seconde sur une distance 165 kilomètres en multiplexant 370 canaux optiques, dont chacun avait un débit de 273 Gbit/s.

La même année, l'Institut national des technologies de l'information et des communications (Tokyo, Japon) a annoncé l'atteinte du seuil de 100 térab du taux de transmission grâce à l'utilisation de fibres optiques multicœurs. Au lieu d'utiliser de la fibre avec un seul brin de guide de lumière, comme c'est le cas avec les réseaux commerciaux modernes, l'équipe a utilisé une fibre à sept cœurs. Chacun d'eux a été transmis à une vitesse de 15,6 Tbit/s, ainsi, le débit total atteint 109 térabits par seconde.

Comme le disaient les chercheurs à l'époque, l'utilisation de fibres multicoeurs reste un processus assez compliqué. Ils ont une atténuation élevée et sont essentiels aux interférences mutuelles, par conséquent ils sont fortement limités en portée de transmission. La première application de ces systèmes de 100 térabits se fera à l'intérieur des centres de données géants de Google, Facebook et Amazon.

En 2011, une équipe de scientifiques allemands du Karlsruhe Institute of Technology (KIT), sans utiliser la technologie xWDM, a transmis des données sur un OF à une vitesse 26 térabits par seconde par distance 50 km... C'est l'équivalent de 700 DVD par seconde ou 400 millions de signaux téléphoniques simultanément sur un canal.

De nouveaux services tels que le cloud computing, la télévision 3D haute définition et les applications de réalité virtuelle ont commencé à émerger, nécessitant à nouveau une capacité optique élevée sans précédent. Pour résoudre ce problème, des chercheurs allemands ont démontré l'utilisation d'un schéma FFT optique pour coder et transmettre des flux de données à un débit de 26,0 Tbit/s. Pour organiser un débit de transmission aussi élevé, non seulement la technologie classique xWDM a été utilisée, mais le multiplexage optique avec multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) et, par conséquent, le décodage des flux optiques OFDM.

En 2012, la société japonaise NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) et ses trois partenaires, Fujikura Ltd., Hokkaido University et Technical University of Denmark, ont établi un record mondial de bande passante en dépassant 1000 térabit (1 Pbit/ Avec) informations par seconde sur une fibre optique à distance 52.4 km... Transférer un pétabit par seconde équivaut à transférer 5 000 films HD de deux heures par seconde.

Dans le but d'améliorer considérablement le débit des systèmes de communication optique, une fibre à 12 cœurs, agencée de manière particulière sous la forme d'un nid d'abeilles, a été développée et testée. Dans cette fibre, en raison de sa conception spéciale, les interférences mutuelles entre les noyaux adjacents, qui sont généralement le principal problème des fibres optiques multicœurs conventionnelles, sont considérablement supprimées. Grâce à l'application du multiplexage de polarisation, de la technologie xWDM, de la 32-QAM et de la réception numérique cohérente, les scientifiques ont réussi à augmenter l'efficacité de transmission par cœur de plus de 4 fois, par rapport aux records précédents pour les fibres optiques multicœurs.

Le débit était de 84,5 térabits par seconde et par cœur (vitesse de canal 380 Gbit/s x 222 canaux). Le débit total par fibre était de 1,01 pétabit par seconde (12 x 84,5 térabits).

Toujours en 2012, un peu plus tard, des chercheurs du laboratoire NEC de Princeton, New Jersey, États-Unis, et du New York Research Center Corning Inc., ont réussi à démontrer des taux de transfert de données ultra-élevés à 1,05 pétabit par seconde. Les données ont été transmises à l'aide d'une fibre multicœur, composée de 12 cœurs monomodes et de 2 cœurs bas mode.

Cette fibre a été développée par les chercheurs de Corning. En combinant le multiplexage spatial et les technologies optiques MIMO, et en utilisant des formats de modulation multicouches, les chercheurs ont atteint une bande passante totale de 1,05 Pbps, établissant ainsi un nouveau record mondial pour le taux de transmission le plus rapide sur une seule fibre optique.

A l'été 2014, un groupe de travail au Danemark, utilisant une nouvelle fibre proposée par la société japonaise Telekom NTT, a établi un nouveau record en organisant avec une seule source laser la vitesse à 43 Tbit/s... Le signal d'une source laser a été transmis sur une fibre à sept cœurs.

L'équipe de l'Université technique danoise, en collaboration avec NTT et Fujikura, a déjà atteint le taux de transfert de données le plus élevé au monde de 1 pétabit par seconde. Cependant, des centaines de lasers ont alors été utilisés. Désormais, le record de 43 Tbit/s a été atteint avec un seul émetteur laser, rendant le système de transmission plus économe en énergie.

Comme nous l'avons vu, la connexion a ses propres records du monde intéressants. Pour ceux qui débutent dans ce domaine, il convient de noter que bon nombre des chiffres présentés ne se trouvent toujours pas universellement dans l'exploitation commerciale, car ils ont été réalisés dans des laboratoires scientifiques dans des installations expérimentales uniques. Cependant, le téléphone portable était autrefois un prototype.

Afin de ne pas surcharger votre support de stockage, pendant que nous arrêtons le flux de données actuel.

À suivre…

Avec le progrès technologique, les possibilités d'Internet se sont également élargies. Cependant, pour que l'utilisateur en profite pleinement, une connexion stable et à haut débit est requise. Tout d'abord, cela dépend de la bande passante des canaux de communication. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer comment mesurer le taux de transfert de données et quels facteurs l'affectent.

Quelle est la bande passante des canaux de communication ?

Afin de vous familiariser et de comprendre un nouveau terme, vous devez savoir ce qu'est un canal de communication. En termes simples, les canaux de communication sont des dispositifs et des moyens par lesquels la transmission s'effectue à distance. Par exemple, la communication entre ordinateurs s'effectue via des réseaux de fibres optiques et de câbles. En outre, la méthode de communication répandue sur un canal radio (un ordinateur connecté à un modem ou à un réseau Wi-Fi).

La bande passante est appelée la vitesse maximale de transfert d'informations dans une unité de temps spécifique.

En règle générale, les unités suivantes sont utilisées pour désigner le débit :

Mesure de bande passante

La mesure de la bande passante est une opération assez importante. Il est effectué afin de connaître la vitesse exacte de la connexion Internet. La mesure peut être effectuée en suivant les étapes suivantes :

• Le plus simple est de télécharger un gros fichier et de l'envoyer à l'autre extrémité. L'inconvénient est qu'il est impossible de déterminer la précision de la mesure.
• Alternativement, vous pouvez utiliser la ressource speedtest.net. Le service permet de mesurer la largeur du canal Internet « menant » au serveur. Cependant, cette méthode n'est pas non plus adaptée à une mesure intégrale, le service fournit des données sur l'ensemble de la ligne au serveur, et non sur un canal de communication spécifique. De plus, l'objet mesuré n'a pas de connexion Internet.
• L'utilitaire client-serveur Iperf sera la solution optimale pour la mesure. Il permet de mesurer le temps, la quantité de données transférées. Une fois l'opération terminée, le programme fournit à l'utilisateur un rapport.

Grâce aux méthodes ci-dessus, vous pouvez facilement mesurer la vitesse réelle de la connexion Internet sans aucun problème. Si les lectures ne répondent pas aux besoins actuels, vous devrez peut-être penser à changer de fournisseur.

Calcul de bande passante

Afin de trouver et de calculer la bande passante d'une ligne de communication, il est nécessaire d'utiliser le théorème de Shannon-Hartley. Il dit : vous pouvez trouver la bande passante d'un canal de communication (ligne) en calculant la relation mutuelle entre la bande passante potentielle, ainsi que la bande passante de la ligne de communication. La formule de calcul de la bande passante est la suivante :

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

Dans cette formule, chaque élément a sa propre signification :

• je- indique le paramètre de la bande passante maximale.
• g- paramètre de la bande passante destinée à la transmission du signal.
• Comme/ Une- le rapport bruit/signal.

Le théorème de Shannon-Hartley suggère qu'il est préférable d'utiliser un câble de données large pour réduire le bruit ambiant ou augmenter la force du signal.

Méthodes de transmission de signaux

Aujourd'hui, il existe trois manières principales de transmettre un signal entre ordinateurs :

• Transmission sur les réseaux radio.
• Transmission de données par câble.
• Transmission de données via des connexions à fibre optique.

Chacune de ces méthodes a des caractéristiques individuelles de canaux de communication, qui seront discutées ci-dessous.

Les avantages de la transmission d'informations via des canaux radio incluent : la polyvalence d'utilisation, la facilité d'installation et de configuration d'un tel équipement. En règle générale, un émetteur radio est utilisé pour recevoir et par méthode. Il peut s'agir d'un modem pour un ordinateur ou d'un adaptateur Wi-Fi.

Les inconvénients de ce mode de transmission sont un débit instable et relativement faible, une forte dépendance à la présence de pylônes radio, ainsi que le coût d'utilisation élevé (l'Internet mobile est presque deux fois plus cher que le "fixe").

Les avantages de la transmission de données par câble sont : la fiabilité, la facilité d'utilisation et de maintenance. L'information est transmise au moyen de courant électrique. Relativement parlant, le courant sous une certaine tension se déplace du point A au point B. Et plus tard, il est converti en information. Les fils résistent parfaitement aux températures extrêmes, à la flexion et aux contraintes mécaniques. Les inconvénients incluent une vitesse instable, ainsi qu'une détérioration de la connexion due à la pluie ou aux orages.

La technologie de transmission de données la plus avancée à l'heure actuelle est peut-être l'utilisation de câbles à fibres optiques. Des millions de minuscules tubes de verre sont utilisés dans la conception des canaux de communication du réseau de canaux de communication. Et le signal transmis à travers eux est une impulsion lumineuse. La vitesse de la lumière étant plusieurs fois supérieure à la vitesse du courant, cette technologie a permis d'accélérer la connexion Internet plusieurs centaines de fois.

Les inconvénients incluent la fragilité des câbles à fibres optiques. Premièrement, ils ne peuvent pas résister aux dommages mécaniques : les tubes cassés ne peuvent pas transmettre de signal lumineux à travers eux-mêmes et les changements brusques de température entraînent leur fissuration. Eh bien, le rayonnement de fond accru rend les tubes troubles - à cause de cela, le signal peut se détériorer. De plus, le câble en fibre optique est difficile à réparer en cas de casse, il faut donc le remplacer complètement.

Ce qui précède suggère qu'au fil du temps, les canaux de communication et les réseaux de canaux de communication s'améliorent, ce qui entraîne une augmentation du taux de transfert de données.

Débit moyen des lignes de communication

De ce qui précède, nous pouvons conclure que les canaux de communication sont différents dans leurs propriétés, ce qui affecte la vitesse de transfert des informations. Comme mentionné précédemment, les canaux de communication peuvent être câblés, sans fil et basés sur l'utilisation de câbles à fibres optiques. Ce dernier type de réseau est le plus efficace. Et sa bande passante moyenne d'un canal de communication est de 100 Mbps.

Qu'est-ce qu'un peu ? Comment le débit binaire est-il mesuré ?

Le débit binaire est une mesure de la vitesse d'une connexion. Calculé en bits, la plus petite unité de stockage d'informations, pendant 1 seconde. Elle était inhérente aux canaux de communication à l'ère du "développement précoce" d'Internet : à cette époque, les fichiers texte étaient principalement transmis sur le web global.

Maintenant, l'unité de mesure de base est 1 octet. Il, à son tour, est égal à 8 bits. Les utilisateurs novices commettent très souvent une grossière erreur : ils confondent kilobits et kilo-octets. Par conséquent, la perplexité survient lorsqu'un canal avec une bande passante de 512 kbps n'est pas à la hauteur des attentes et n'offre une vitesse que de 64 kbps. Afin de ne pas être confondu, vous devez vous rappeler que si des bits sont utilisés pour indiquer la vitesse, alors l'enregistrement se fera sans abréviations : bit/s, kbit/s, kbit/s ou kbps.

Facteurs affectant la vitesse d'Internet

Comme vous le savez, la vitesse finale d'Internet dépend de la bande passante du canal de communication. De plus, la vitesse de transfert des informations est influencée par :

• Méthodes de connexion.

Ondes radio, câbles et câbles à fibres optiques. Les propriétés, avantages et inconvénients de ces méthodes de connexion ont été discutés ci-dessus.

• Charge du serveur.

Plus le serveur est chargé, plus il reçoit ou transmet des fichiers et des signaux lents.

• Interférence externe.

L'interférence est la plus grave sur la connexion par ondes radio. Elle est causée par les téléphones portables, les radios et autres émetteurs et récepteurs radio.

• L'état de l'équipement du réseau.

Bien entendu, les modes de connexion, l'état des serveurs et la présence d'interférences jouent un rôle important pour assurer un Internet haut débit. Cependant, même si les indicateurs ci-dessus sont normaux et que la vitesse d'Internet est faible, le problème est caché dans l'équipement réseau de l'ordinateur. Les cartes réseau modernes sont capables de prendre en charge les connexions Internet à des vitesses allant jusqu'à 100 Mbps. Auparavant, les cartes pouvaient fournir une bande passante maximale de 30 et 50 Mbps, respectivement.

Comment augmenter la vitesse d'Internet?

Comme mentionné précédemment, la bande passante d'un canal de communication dépend de nombreux facteurs : la méthode de connexion, les performances du serveur, la présence de bruit et d'interférences, et l'état de l'équipement du réseau. Pour augmenter la vitesse de connexion dans un environnement domestique, vous pouvez remplacer l'équipement réseau par un équipement plus avancé, ainsi que passer à une autre méthode de connexion (des ondes radio au câble ou à la fibre optique).

Enfin

En résumé, il faut dire que la bande passante du canal de communication et la vitesse d'Internet ne sont pas la même chose. Pour calculer la première valeur, vous devez utiliser la loi de Shannon-Hartley. Selon lui, le bruit peut être réduit, ainsi que la puissance du signal augmentée en remplaçant le canal de transmission par un canal plus large.

Augmenter la vitesse de votre connexion Internet est également possible. Mais cela se fait en changeant de fournisseur, en modifiant la méthode de connexion, en améliorant l'équipement du réseau et en clôturant également les dispositifs de transmission et de réception d'informations provenant de sources qui provoquent des interférences.

Mots clés:

Taux de transfert des données

Bits par seconde

Le taux de transfert de données est la caractéristique la plus importante de la ligne de communication. Après avoir terminé ce paragraphe, vous apprendrez à résoudre les problèmes liés à la transmission de données sur un réseau.

Unités

Rappelons-nous dans quelles unités la vitesse est mesurée dans des situations qui nous sont déjà familières. Pour une voiture, la vitesse est la distance parcourue par unité de temps ; la vitesse est mesurée en kilomètres par heure ou en mètres par seconde. Dans les applications de transfert de fluide, la vitesse est mesurée en litres par minute (ou par seconde, par heure).

Il n'est pas surprenant que dans les problèmes de transmission de données, nous appellerons vitesse la quantité de données transmises sur le réseau par unité de temps (le plus souvent par seconde).

La quantité de données peut être mesurée dans n'importe quelle unité de la quantité d'informations : bits, octets, Koctets, etc. Mais en pratique, le débit de transfert de données est le plus souvent mesuré en bits par seconde (bit/s).

Dans les réseaux à haut débit, le taux d'échange de données peut être des millions et des milliards de bits par seconde, donc plusieurs unités sont utilisées : 1 kbit/s (kilobits par seconde), 1 Mbit/s (mégabits par seconde) et 1 Gbit/s (gigabits par seconde).

1 kbps = 1 000 bps 1 Mbps = 1 000 000 bps 1 Gbps = 1 000 000 000 bps

Veuillez noter qu'ici les préfixes « kilo- », « méga- » et « giga- » désignent (comme dans le système international d'unités de SI) une augmentation d'exactement mille, un million et un milliard de fois. Rappelons que dans les unités de mesure traditionnelles quantité d'informations"Kilo-" signifie une augmentation de 1024 fois, "mega-" - de 1024 2 et "giga-" - de 1024 3.

Tâches

Laissez le taux de transfert de données sur un réseau être v morceaux. Cela signifie qu'en une seconde, v bits, et pour t secondes - v × t morceaux.

Problème 1... Le taux de transfert de données sur la ligne de communication est de 80 bits/s. Combien d'octets seront transférés en 5 minutes ?

Solution... Comme vous le savez, la quantité d'informations est calculée par la formule je = v × t... Dans ce cas v= 80 bps et t= 5 minutes Mais la vitesse est donnée en bits dans donne moi une seconde et le temps est à minutes, par conséquent, pour obtenir la bonne réponse, vous devez convertir les minutes en secondes :

t= 5 × 60 = 300 s

et alors seulement faire la multiplication. Tout d'abord, nous obtenons la quantité d'informations en bits :

je= 80 bits / s × 300 s = 24000 bits

Ensuite, nous le traduisons en octets :

je= 24000 : 8 octets = 3000 octets

Réponse: 3000 octets.

Tâche 2... Le taux de transfert de données sur la ligne de communication est de 100 bits/s. Combien de secondes faut-il pour transférer un fichier de 125 octets ?

Solution... Nous connaissons le débit en bauds ( v= 100 bit/s) et la quantité d'informations ( je= 125 octets). De la formule je = v × t on a

t= je: v.

Mais la vitesse est réglée dans morceaux par seconde, et la quantité d'informations - en octets... Par conséquent, afin de « faire correspondre » les unités de mesure, vous devez d'abord convertir la quantité d'informations en bits (ou la vitesse en octets par seconde !) :

je= 125 × 8 bits = 1000 bits.

Maintenant, nous trouvons le temps de transmission:

t= 1000 : 100 = 10 s .

Réponse: 10 secondes.

Problème 3... Quel est le taux de transfert de données moyen (en bits par seconde) si un fichier de 200 octets a été transféré en 16 secondes ?

Solution... Nous connaissons la quantité d'informations ( je= 200 octets) et le temps de transfert des données ( t= 16s). De la formule je = v × t on a

v= je: t.

Mais la taille du fichier est définie dans octets, et la vitesse de transmission doit être obtenue en morceaux par seconde. Par conséquent, nous traduisons d'abord la quantité d'informations en bits :

je= 200 × 8 bits = 1600 bits.

Maintenant, nous trouvons la vitesse moyenne

v= 1600 : 16 = 100 bps .

Veuillez noter que nous parlons du taux de transmission moyen, car il peut changer pendant l'échange de données.

Réponse: 100 bps.

1. Dans quelles unités la vitesse de transmission des données dans les réseaux informatiques est-elle mesurée ?

2. Que signifient les préfixes « kilo- », « mega- » et « giga- » en termes de taux de transfert de données ? Pourquoi pensez-vous que ces préfixes ne sont pas les mêmes qu'en termes de quantité d'informations ?

3. Quelle formule est utilisée pour résoudre les problèmes de vitesse de transfert de données ?

4. Selon vous, quelle est la principale raison des erreurs dans la résolution de tels problèmes ?

1. Combien d'octets d'informations seront transmis en 24 secondes sur une ligne de communication à une vitesse de 1500 bits par seconde ?

2. Combien d'octets d'informations seront transmis en 15 secondes sur une ligne de communication avec une vitesse de 9600 bps ?

3. Combien d'octets d'informations sont transmis en 16 secondes sur une ligne de communication à un débit de 256 000 bits par seconde ?

4. Combien de secondes faut-il pour transférer un fichier de 5 Ko sur une ligne de communication de 1024 bps ?

5. Combien de secondes faut-il pour transférer un fichier de 800 octets sur une ligne de communication de 200 bps ?

6. Combien de secondes faut-il pour transférer un fichier de 256 Ko sur une ligne de communication à une vitesse de 64 octets par seconde ?

7. Le livre, dans lequel 400 pages de texte (chaque page contient 30 lignes de 60 caractères chacune), est codé en 8 bits. Combien de secondes faudra-t-il pour transmettre ce livre sur une ligne de communication de 5 kbps ?

8. Combien de bits par seconde sont transmis sur la ligne de communication si un fichier de 400 octets a été transmis en 5 secondes ?

9. Combien de bits par seconde sont transmis sur la ligne de communication si un fichier de 2 Ko a été transféré en 8 secondes ?

10. Combien d'octets par seconde sont transmis sur la ligne de communication si un fichier de 100 Ko a été transféré en 16 secondes ?

Le plus important dans le chapitre 1 : · L'informatique étudie un large éventail de questions liées au traitement automatique des données. · Une personne reçoit des informations sur le monde qui l'entoure à l'aide de ses sens. · Les données sont des informations enregistrées (encodées). Les ordinateurs ne fonctionnent qu'avec des données. · Le signal est un changement dans les propriétés du support d'information. Un message est une séquence de signaux. · Les principaux processus d'information sont la transmission et le traitement d'informations (données). · La plus petite unité de mesure pour la quantité d'informations est un peu. Il s'agit du nom de la quantité d'informations pouvant être codées à l'aide d'un chiffre binaire ("0" ou "1"). · Passant par je les bits peuvent être codés 2 je différentes options. · 1 octet contient 8 bits. · Dans les unités de mesure de la quantité d'informations, des préfixes binaires sont utilisés : 1 Ko = 2 10 octets = 1024 octets 1 Mo = 2 20 octets 1 Go = 2 30 octets · Le volume d'informations du texte est déterminé par la longueur du texte et la puissance de l'alphabet. Plus l'alphabet contient de caractères, plus le volume d'informations d'un caractère (et du texte dans son ensemble) sera important. · La plupart des images sont codées dans des ordinateurs dans un format raster, c'est-à-dire sous la forme d'un ensemble de points de différentes couleurs (pixels). Un pixel est le plus petit élément d'une image pour lequel vous pouvez définir votre propre couleur. · Le volume d'informations de l'image est déterminé par le nombre de pixels et le nombre de couleurs utilisées. Plus les couleurs sont utilisées dans l'image, plus le volume d'informations d'un pixel (et de l'image dans son ensemble) sera grand. · Le débit en bauds est généralement mesuré en bits par seconde (bps). Les préfixes décimaux sont utilisés dans les unités de débit en bauds : 1 kbps = 1 000 bps 1 Mbps = 1 000 000 bps 1 Gbps = 1 000 000 000 bps

Bien sûr, vous pouvez utiliser deux caractères au lieu de 0 et 1.

mot anglais bit est l'abréviation de l'expression chiffre binaire, "Chiffre binaire".

Il existe un autre type de langue, qui comprend le chinois, le coréen, le japonais. Ils utilisent hiéroglyphes, dont chacun désigne un mot ou un concept distinct.

mot anglais pixels est l'abréviation de élément d'image, élément d'image.

informations générales

Dans la plupart des cas, dans les réseaux, les informations sont transmises de manière séquentielle. Les bits de données sont transmis alternativement sur un canal de communication, par câble ou sans fil. La figure 1 montre une séquence de bits transmis par un ordinateur ou un autre circuit numérique. Ce signal de données est souvent appelé signal d'origine. Les données sont représentées par deux niveaux de tension, par exemple, un un logique correspond à une tension de +3 V, et un zéro logique correspond à +0,2 V. D'autres niveaux peuvent également être utilisés. Dans le format de code non retour à zéro (NRZ) (Figure 1), le signal ne revient pas au neutre après chaque bit, contrairement au format retour à zéro (RZ).

Débit

Le débit R est exprimé en bits par seconde (bit/s ou bps). Le débit est fonction de la durée du bit ou du temps de bit (T B) (Figure 1) :

Ce débit est également appelé largeur de canal et est désigné par la lettre C. Si le temps de bit est de 10 ns, alors le débit de transfert de données est déterminé comme

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 Mbit/s

Ceci est généralement enregistré à 100 Mo / s.

Bits de service

Le débit binaire est généralement une mesure du taux de transfert de données réel. Cependant, dans la plupart des protocoles série, les données ne sont qu'une partie d'une trame ou d'un paquet plus complexe qui comprend l'adresse source, l'adresse de destination, les bits de détection d'erreur et de correction de code et d'autres bits d'information ou de contrôle. Dans le cadre du protocole, les données sont appelées charge utile. Les bits qui ne sont pas des données sont appelés bits de surdébit. Parfois, le nombre de bits de surdébit peut être important - de 20 % à 50 %, selon le nombre total de bits utiles transmis sur le canal.

Par exemple, une trame Ethernet, selon la quantité de charge utile, peut aller jusqu'à 1542 octets ou octets. La charge utile peut être comprise entre 42 et 1500 octets. Avec le nombre maximum d'octets de surdébit utiles, il n'y aura que 42/1542, soit 2,7%. Il y en aurait plus s'il y avait moins d'octets utiles. Ce rapport, également connu sous le nom d'efficacité du protocole, est généralement exprimé en pourcentage de la quantité de charge utile sur la taille de trame maximale :

Efficacité du protocole = charge utile / taille de trame = 1 500/1542 = 0,9727 ou 97,3 %

En règle générale, la vitesse de ligne réelle est augmentée d'un facteur en fonction de la quantité de surcharge pour afficher le véritable débit de données du réseau. Dans One Gigabit Ethernet, la vitesse de ligne réelle est de 1,25 Gb/s, tandis que le taux de transfert de données est de 1 Gb/s. Pour l'Ethernet 10 Gbit/s, ces valeurs sont respectivement de 10,3125 Gb/s et 10 Gb/s. Des concepts tels que la bande passante, le taux de charge utile ou le débit de données effectif peuvent également être utilisés pour estimer la vitesse de transfert de données sur un réseau.

Débit en bauds

Le terme « baud » vient du nom de famille de l'ingénieur français Emile Baudot, qui inventa le code de télétype à 5 bits. Le débit en bauds est le nombre de fois qu'un signal ou un symbole change en une seconde. Un symbole est l'un des nombreux changements de tension, de fréquence ou de phase.

Le format binaire NRZ a deux caractères représentés par des niveaux de tension, un pour chaque 0 ou 1. Dans ce cas, le débit en bauds ou débit de symboles est le même que le débit binaire. Cependant, il est possible d'avoir plus de deux symboles dans un intervalle de transmission, plusieurs bits étant alloués pour chaque symbole. Dans ce cas, les données sur n'importe quel canal de communication ne peuvent être transmises qu'en utilisant la modulation.

Lorsque le support de transmission ne peut pas traiter le signal d'origine, la modulation vient au premier plan. Bien sûr, nous parlons de réseaux sans fil. Les signaux binaires originaux ne peuvent pas être transmis directement, ils doivent être reportés sur la porteuse RF. Certains protocoles de câble utilisent également la modulation pour augmenter la vitesse de transmission. C'est ce qu'on appelle la « transmission à large bande ».
Ci-dessus : signal en bande de base, signal d'origine

En utilisant des caractères composites, plusieurs bits peuvent être transmis dans chacun. Par exemple, si le débit de symboles est de 4800 bauds et que chaque caractère est de deux bits, le débit de bauds total sera de 9600 bps. Habituellement, le nombre de caractères est représenté par une puissance de 2. Si N est le nombre de bits dans un caractère, alors le nombre de caractères requis sera S = 2N. Le débit en bauds total est donc :

R = débit en bauds × log 2 S = débit en bauds × 3,32 log 1 0 S

Si le débit en bauds est de 4800 et que deux bits sont alloués par caractère, le nombre de caractères est de 22 = 4.

Le débit binaire est alors :

R = 4800 × 3,32log (4) = 4800 × 2 = 9600 bps

A un symbole par bit, comme avec le format binaire NRZ, les débits binaires et les débits en bauds sont les mêmes.

Modulation à plusieurs niveaux

Un débit binaire élevé peut être obtenu avec de nombreuses méthodes de modulation. Par exemple, la modulation par déplacement de fréquence (FSK) utilise généralement deux fréquences différentes pour représenter des 0 et des 1 logiques dans chaque tranche de symbole. Ici, le débit binaire est égal au débit en bauds. Mais si chaque symbole représente deux bits, alors quatre fréquences sont nécessaires (4FSK). En 4FSK, le débit binaire est le double du débit en bauds.

Un autre exemple courant est la modulation par déplacement de phase (PSK). En PSK binaire, chaque caractère représente 0 ou 1. Le 0 binaire représente 0°, et le 1 binaire représente 180°. Avec un bit par caractère, le débit binaire est égal au débit en bauds. Cependant, le rapport du nombre de bits aux caractères n'est pas difficile à augmenter (voir Tableau 1).

Tableau 1.	Incrustation par décalage de phase binaire.
Morceaux Déphasage (degrés)

Par exemple, en quadrature PSK, il y a deux bits par symbole. Avec cette structure et deux bits par baud, le débit binaire est le double du débit en bauds. À trois bits par baud, la modulation sera désignée par 8PSK et huit déphasages différents représenteront trois bits. Et avec 16PSK, 16 déphasages représentent 4 bits.

L'une des formes uniques de modulation en couches est la modulation d'amplitude en quadrature (QAM). QAM utilise une combinaison de différents niveaux d'amplitude et de décalages de phase pour créer des symboles représentant plusieurs bits. Par exemple, 16QAM encode quatre bits par symbole. Les symboles sont une combinaison de différents niveaux d'amplitude et de déphasages.

Pour visualiser l'amplitude et la phase de la porteuse pour chaque valeur du code à 4 bits, un diagramme en quadrature est utilisé, qui porte également le nom romantique de "constellation" (figure 2). Chaque point correspond à une amplitude de porteuse et à un déphasage spécifiques. Un total de 16 symboles sont codés avec quatre bits par symbole, ce qui donne un débit binaire 4 fois supérieur au débit en bauds.

Pourquoi plusieurs bits par baud ?

En transmettant plus d'un bit par baud, vous pouvez envoyer des données à un débit élevé sur un canal plus étroit. Il convient de rappeler que le débit de transfert de données maximum possible est déterminé par la bande passante du canal de transmission.
En considérant le pire cas d'entrelacement de zéros et de uns dans un flux de données, le débit binaire théorique maximal C pour une bande passante donnée B serait :

Ou bande passante à vitesse maximale :

Pour transmettre un signal à une vitesse de 1 Mb/s, il vous faut :

B = 1/2 = 0,5 MHz ou 500 kHz

Lors de l'utilisation d'une modulation multiniveaux avec plusieurs bits par symbole, le taux de transfert de données maximum théorique sera :

Ici, N est le nombre de caractères dans un intervalle de caractères :

log 2 N = 3,32 log10N

La bande passante nécessaire pour fournir la vitesse souhaitée pour un nombre donné de niveaux est calculée comme suit :

Par exemple, la bande passante nécessaire pour atteindre un débit de transmission de 1 Mb/s à deux bits par symbole et quatre niveaux peut être définie comme :

log 2 N = 3,32 log 10 (4) = 2

B = 1/2 (2) = 1/4 = 0,25 MHz

Le nombre de caractères requis pour obtenir le débit de données souhaité dans une bande passante fixe peut être calculé comme suit :

3,32 log 10 N = C/2B

Log 10 N = C / 2B = C / 6,64B

N = log-1 (C/6,64B)

En utilisant l'exemple précédent, le nombre de symboles nécessaires pour transmettre à 1 Mb/s sur un canal de 250 kHz est déterminé comme suit :

log 10 N = C / 6,64B = 1 / 6,64 (0,25) = 0,60

N = log-1 (0,602) = 4 caractères

Ces calculs supposent qu'il n'y a pas de bruit dans le canal. Pour prendre en compte le bruit, il faut appliquer le théorème de Shannon-Hartley :

C = B log 2 (S / N + 1)

C est la bande passante du canal en bits par seconde,
B - bande passante du canal en hertz,
S / N - rapport signal sur bruit.

Sous forme de logarithme décimal :

C = 3.32B log 10 (S / N + 1)

Quel est le débit maximum sur un canal 0,25 MHz avec 30 dB S/N ? 30 dB se traduit par 1000. Par conséquent, la vitesse maximale est :

C = 3,32B log 10 (S/N + 1) = 3,32 (0,25) log 10 (1001) = 2,5 Mb/s

Le théorème de Shannon-Hartley n'indique pas spécifiquement que la modulation à plusieurs niveaux doit être appliquée pour atteindre ce résultat théorique. En utilisant la procédure précédente, vous pouvez savoir combien de bits sont nécessaires par caractère :

log 10 N = C / 6,64B = 2,5 / 6,64 (0,25) = 1,5

N = log-1 (1,5) = 32 caractères

L'utilisation de 32 caractères implique cinq bits par caractère (25 = 32).

Exemples de mesure de débit en bauds

Presque toutes les connexions à haut débit utilisent une forme de transmission à large bande. En Wi-Fi, les schémas de modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) utilisent QPSK, 16QAM et 64QAM.

Il en va de même pour la technologie cellulaire WiMAX et Long-Term Evolution (LTE) 4G. La transmission des signaux de télévision analogiques et numériques dans les systèmes de télévision par câble et l'accès Internet haut débit est basée sur 16QAM et 64QAM, tandis que les communications par satellite utilisent QPSK et diverses versions de QAM.

Pour les systèmes radio mobiles terrestres de sécurité publique, les normes de modulation de la voix et des données 4FSK ont été récemment adoptées. Cette technique de réduction de bande passante est conçue pour réduire la bande passante de 25 kHz par canal à 12,5 kHz, et finalement à 6,25 kHz. En conséquence, plus de canaux pour d'autres stations radio peuvent être placés dans la même gamme spectrale.

La télévision haute définition aux États-Unis utilise une technique de modulation appelée bande latérale résiduelle à huit niveaux, ou 8VSB. Cette méthode alloue trois bits par symbole à 8 niveaux d'amplitude, permettant la transmission de 10 800 symboles par seconde. A 3 bits par caractère, le débit complet est de 3 × 10 800 000 = 32,4 Mbps. Combiné au VSB, qui ne transmet qu'une bande latérale complète et une partie de l'autre, les données vidéo et audio haute définition peuvent être transmises sur un canal de télévision de 6 MHz.

Taille du fichier texte

Codage des informations sur PC réside dans le fait que chaque caractère se voit attribuer un code binaire unique. Ainsi, une personne distingue les symboles par leur style, et un ordinateur - par leurs codes.

KOI-8 : 1 caractère - 1 octet = 8 bits

UNICODE : 1 caractère - 2 octets = 16 bits

OBJECTIF 1. En supposant que chaque caractère est codé sur un octet, évaluez volume d'informations messages:

SOLUTION: On compte le nombre de caractères du message en tenant compte des espaces et des signes de ponctuation. On a N = 35. Parce que un caractère est codé sur 1 octet, puis le message entier occupera 35 octets dans la mémoire de l'ordinateur.

OBJECTIF 2. Estimation volume d'informations messages en Unicode : Vous ne pouvez pas sortir un poisson d'un étang sans difficulté !

SOLUTION: Le nombre de caractères du message est de 35. v Unicodeun caractère est codé sur 2 octets, puis le message entier occupera 70 octets dans la mémoire de l'ordinateur.

OBJECTIF 3. Définir volume d'informations un livre (en Mo) préparé sur ordinateur, composé de 150 pages (chaque page contient 40 lignes, 60 caractères dans chaque ligne).

SOLUTION:

1) Comptons le nombre de personnages dans le livre 40 * 60 * 150 = 360 000

2) Le volume d'informations du livre sera de 360 ​​000 * 1 octet = 360 octets

3) Convertissons 360 000 octets / 1024 = 351,5625 Ko dans les unités données/ 1024 = 0,34332275 Mo

La phrase compte environ 40 caractères. Enquêteurmais, sa taille peut être estimée approximativement à 40 x 2 = 80 octets. Il n'y a pas de telle réponse, essayons de traduire le résultat en bivous : 80 octets x 8 = 640 bits. La valeur la plus proche d'avantprévu - 592 bits. Notez que la différence entre 640 et 592 n'est que de 48/16 = 3 caractères dans l'encodage donné et sonpeut être considéré comme insignifiant par rapport à la longueur de la chaîne.

Z Noter: En comptant les caractères dans la chaîne, vous pouvez vous assurer qu'il y a exactement 37 caractères (y compris les points et les espaces), donc l'estimation de 592 bits = 74 octets, ce qui correspond à exactement 37 caractères en codage sur deux octets, est exacte.

AlphabetEst un ensemble de lettres, symboles de ponctuation, chiffres, espace, etc.

Le nombre total de caractères de l'alphabet est appelé le pouvoir de l'alphabet

OBJECTIF 4. Les deux textes contiennent le même nombre de caractères. Le premier texte est dans un alphabet de 16 caractères. Deuxième texte de l'alphabet d'une capacité de 256 caractères. Combien de fois la quantité d'informations dans le deuxième texte est-elle plus importante que dans le premier ?

SOLUTION: Si le premier texte est composé dans l'alphabet avec une capacité (K) de 16 caractères, alors la quantité d'informations que 1 caractère (1) porte dans ce texte peut être déterminée à partir du rapport : N = 2 ", donc, à partir de 16 = 2" nous obtenons 1 = 4 bits. La puissance du deuxième alphabet est de 256 caractères, sur 256 = 2" on obtient 1 = 8 bits. Comme les deux textes contiennent le même nombre de caractères, la quantité d'informations dans le deuxième texte est 2 fois plus importante que dans le premier.

Taux de transfert d'informations

Le taux de transfert de données sur les canaux de communication est limité par la bande passante du canal. La bande passante du canal de communication change, tout comme le débit de transfert de données en bit/s (ou un multiple de cette valeur Kbit/s, Mbit/s, octet/s, Koctet/s, Mb/s).
Pour calculer la quantité d'informations V transmise sur un canal de communication avec un débit a pendant le temps t, la formule suivante est utilisée :

V = a * t

OBJECTIF 1. Par ADSL - connexion, un fichier de 1000 Ko a été transmis pendant 32 secondes. Combien de secondes faudra-t-il pour transférer un fichier de 625 Ko.

SOLUTION:Retrouvons la vitesse de la connexion ADSL : 1000 Ko / 32 s. = 8000 kbps / 32 s. = 250 kbit/s.
Trouvez le temps de transférer un fichier de 625 Ko : 625 Ko / 250 Kbps = 5000 Kbps / 250 Kbps. = 20 secondes.

Lors de la résolution de problèmes sur la détermination de la vitesse et du temps de transfert de données, des difficultés surgissent avec les grands nombres (exemple 3 Mb/s = 25 165 824 bit/s), il est donc plus facile de travailler avec des puissances de deux (exemple 3 Mb/s = 3 * 2 10 * 2 10 * 2 3 = 3 * 2 23 bits/s).

m	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2 m	1	2	4	8	16	32	64	128	256	512	1024

TÂCHE 2 . Le taux de transfert de données ADSL est de 512 000 bps. Il a fallu 1 minute pour transférer le fichier via cette connexion. Déterminez la taille du fichier en kilo-octets.

SOLUTION: Temps de transfert de fichier : 1 min = 60 s = 4 * 15 s = 2 2 * 15 s
Taux de transfert de fichiers : 512000 bps = 512 * 1000 bps = 2 9 * 125 * 8 bps (1 octet = 8 bits)

2 9 * 125 octets / s = 2 9 * 125 bits / s / 2 10 = 125/2 Ko / s

Pour trouver le temps de taille du fichier, vous devez multiplier le temps de transfert par le taux de transfert :

(2 2 * 15 s) * 125/2 Ko / s = 2 * 15 * 125 Ko = 3750 Ko