1 бод сколько бит: В чем разница между бит в секунду и бод? — Хабр Q&A

Содержание

1 бод сколько бит. Что такое бод. Как перевести боды в биты

Изобретателя кода Бодо – кодировки символов для телетайпов .

Зачастую ошибочно считают, что бод – это количество бит , переданное в секунду. В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция (КАМн), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).

Производные единицы

С помощью приставок системы СИ можно образовывать производные, более крупные единицы, например килобод (кбод), равный 1024 бод.

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое “Бод” в других словарях:

бодёна – бодёна … Словарь употребления буквы Ё

бод – бод/ … Морфемно-орфографический словарь

БОД – база океанографических данных Источник: http://www.pacificinfo.ru/cdrom/4/HTM/description.htm БОД боеприпас объёмно детонирующего действия БОД борьба с отмыванием денег борьба с отмыванием преступных доходов часто в сочетании БОД/БФТ Источник:… … Словарь сокращений и аббревиатур

– (baud) Единица скорости передачи информации по коммуникационной линии. При пользовании нормальным компьютером бод эквивалентен количеству битов (bits) в секунду. Таким образом, 300 бодовая линия связи посылает 300 битов информации в секунду.… … Словарь бизнес-терминов

Единица скорости телеграфирования. Определяется как одна элементарная посылка тока за 1 с.

Бод единица измерения символьной скорости БОД Библиографическое описание документов БОД Безусловный основной доход … Википедия

БОД, единица измерения скорости передачи информации цифровым коммуникационным устройством или системой. Один бод равен 1 БИТ в секунду. Хотя термин до сих пор широко употребляется, скорость современных устройств часто выражают в килобитах в… … Научно-технический энциклопедический словарь

Бод, а; р. мн. ов, счётн.ф. бод (единица скорости телеграфирования) … Русское словесное ударение

– (по фамилии фр изобретателя Бодо (Baudot) 1845 1903) единица скорости и графирования, равная числу элементарных электрических сигналов, передаваемых по линии связи за 1 секунду. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, 2009. бод а, м. (фр.… … Словарь иностранных слов русского языка

бод – бод, а, род. п. мн. ч. ов, счетн. ф. Бод … Русский орфографический словарь

бод – а, м. Baudot. По имени фр. изобретателя Ж. М. Э. Бодо (J. M. E. Baudot). Единица скорости передачи двоичной информации последовательным кодом; 1 бод =1 бит. Относится к внесистемным единицам измерения. 1995. Машиностр. См. также Бодо … Исторический словарь галлицизмов русского языка

Книги

Kind Regards Деловая переписка на английском языке , Бод Д.-М.. Умение вести деловую переписку по электронной почте на английском языке – одна из ключевых компетенций в бизнесе. От способности четко, грамотно и убедительно сформулировать мысль, от знания…

И электронике – единица измерения символьной скорости , количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду . Названа по имени Эмиля Бодо , изобретателя кода Бодо – кодировки символов для телетайпов .

Зачастую ошибочно считают, что Бод – это количество бит , переданное в секунду.

В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная модуляция (КАМн), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при символьной скорости 2400 Бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Производные единицы

Напишите отзыв о статье “Бод”

Примечания

См. также

Отрывок, характеризующий Бод

– Сейчас!
В это время Петя, в первой комнате, увидав и схватив сабли, и испытывая тот восторг, который испытывают мальчики, при виде воинственного старшего брата, и забыв, что сестрам неприлично видеть раздетых мужчин, отворил дверь.
– Это твоя сабля? – кричал он. Девочки отскочили. Денисов с испуганными глазами спрятал свои мохнатые ноги в одеяло, оглядываясь за помощью на товарища. Дверь пропустила Петю и опять затворилась. За дверью послышался смех.
– Николенька, выходи в халате, – проговорил голос Наташи.
– Это твоя сабля? – спросил Петя, – или это ваша? – с подобострастным уважением обратился он к усатому, черному Денисову.
Ростов поспешно обулся, надел халат и вышел. Наташа надела один сапог с шпорой и влезала в другой. Соня кружилась и только что хотела раздуть платье и присесть, когда он вышел. Обе были в одинаковых, новеньких, голубых платьях – свежие, румяные, веселые. Соня убежала, а Наташа, взяв брата под руку, повела его в диванную, и у них начался разговор. Они не успевали спрашивать друг друга и отвечать на вопросы о тысячах мелочей, которые могли интересовать только их одних. Наташа смеялась при всяком слове, которое он говорил и которое она говорила, не потому, чтобы было смешно то, что они говорили, но потому, что ей было весело и она не в силах была удерживать своей радости, выражавшейся смехом.

– Ах, как хорошо, отлично! – приговаривала она ко всему. Ростов почувствовал, как под влиянием жарких лучей любви, в первый раз через полтора года, на душе его и на лице распускалась та детская улыбка, которою он ни разу не улыбался с тех пор, как выехал из дома.

Максимальная скорость передачи данных без появления ошибок (пропускная способность) вместе с задержкой определяют производительность системы или линии связи. Теоретическая верхняя граница скорости передачи определяется теоремой Шеннона – Хартли .

Теорема Шеннона – Хартли

Рассматривая все возможные многоуровневые и многофазные методы кодирования, теорема Шеннона – Хартли утверждает, что ёмкость канала

C , означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи информации, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через один аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

C = B log 2 ⁡ (1 + S N) {\displaystyle C=B\log _{2}\left(1+{\frac {S}{N}}\right)}

C – ёмкость канала в битах в секунду; B – полоса пропускания канала в герцах; S – полная мощность сигнала над полосой пропускания, измеренной в ваттах или вольтах в квадрате; N – полная шумовая мощность над полосой пропускания, измеренной в ваттах или вольтах в квадрате; S/N – отношение сигнала к гауссовскому шуму, выраженное как отношение мощностей.

Единицы измерения

Бит в секунду

На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица – байт в секунду (Б/c или Bps

, от англ. b ytes p er s econd ) равная 8 бит/c.

Зачастую, ошибочно, считают, что бод – это количество бит , переданное в секунду. В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная модуляция (QAM – КАМ), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Министерство РФ по связи и информатизации

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ

ДИСКРЕТНЫХ

СООБЩЕНИЙ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Студент 5-го курса: Шерашов Михаил Валентинович

Группа: ЗМ-51

№ студ. билета: 951М-301

г. Новосибирск

Вариант № 01.

Задача № 1.

Передача информации ведётся стартстопным аппаратом кодом МТК-2. Скорость передачи составляет N знак/мин . Вероятности Р i появления символа типа «1» на информационных позициях приведены в задании. Здесь и в дальнейшем i = 2,…,6 (i соответствует номеру единичного элемента в кодовой комбинации).

Требуется:

1. Дать определение единицам измерения «бит », «бит/с », «Бод » .

2. Определить количество информации, приходящееся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации I i бит/элемент .

3. Определить количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак .

4. Определить скорость модуляции В Бод и скорость передачи информации С бит/с .

5. Указать две причины того, что С для кода МТК-2.

Исходные данные: Скорость передачи N = 400 знак/мин .

Решение.

1. «бит » – количественная оценка информации содержащейся в дискретном сообщении. 1 бит соответствует количеству информации, которое содержится в сообщении, устраняющем неопределенность путем выбора одного из двух равновероятных событий.

«бит/с » – скорость передачи информации. 1 бит/с – это скорость передачи, при которой количество информации в 1 бит передается за 1 секунду.

«Бод » – скорость модуляции (число единичных элементов, передаваемых в единицу времени). 1 Бод – это скорость модуляции, при которой 1 единичный элемент передается за 1 секунду.

2. Определяем количество информации, приходящийся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации I i бит/элемент по формуле:

Вычисляем:

3. Определяем количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак :

4. Зная скорость передачи знаков и количество единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию, определяем скорость модуляции:

Для кода МТК-2 количество единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию равно n = 7,5 элементов/знак .

Вычисляем скорость модуляции:

Зная скорость передачи знаков N , знак/с и количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак определяем скорость передачи информации С , бит/с :

5. Причинами того, что для кода МТК-2 С являются:

1) не все элементы кода МТК-2 являются информационными. Кроме информационных элементов передаются стартовый и стоповый элементы, не несущие информации.

2) вероятности появления «1» на информационных позициях Р i ≠ 0,5, в результате чего количество информации, приходящееся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации I i бит .

Задача № 2.

Для циклического кода с минимальным кодовым расстоянием d 0 = 3 заданы последовательность и число информационных единичных элементов k = 4. Вероятность ошибки при приёме единичного элемента циклического кода равна Р 0 .

Требуется:

1. Построить кодовую комбинацию циклического кода (определить минимальное число проверочных единичных элементов r и длину кодовой комбинации n ).

2. Объяснить правило выбора образующего полинома Р (х ).

3. Объяснить, какие полиномы называются примитивными, пояснить, сколько остатков позволяют формировать примитивные полиномы.

4. Проверить правильность построения кодовой комбинации циклического кода путём деления на выбранный образующий полином Р (х ).

5. Построить структурную схему кодирующего устройства для выбранного кода.

6. Определить минимальное количество обнаруживаемых и исправляемых ошибок для циклического кода с минимальным кодовым расстоянием d 0 = 3.

7. Определить эквивалентную вероятность ошибки Р э при использовании циклического кода в режиме обнаружения ошибок.

8. Определить выигрыш в верности а = Р 0 /Р э .

Скорость последовательной передачи данных обычно обозначают термином битрейт (bit rate). Однако другой часто используемой единицей является скорость передачи в бодах (baud rate). Хотя это не одно и то же, при определенных обстоятельствах между обеими единицами существует определенное сходство. В статье дается четкое разъяснение различий между этими понятиями.

Общая информация

В большинстве случаев в сетях информация передается последовательно. Биты данных поочередно передаются по каналу связи, кабельному или беспроводному. На Рисунке 1 изображена последовательность бит, передаваемая компьютером или какой-либо другой цифровой схемой. Такой сигнал данных часто называют исходным. Данные представлены двумя уровнями напряжения, например, логической единице соответствует напряжение +3 В, а логическому нулю – +0.2 В. Могут использоваться и другие уровни. В формате кода без возврата к нулю (NRZ) (Рисунок 1) сигнал не возвращается к нейтральному положению после каждого бита, в отличие от формата с возвращением к нулю (RZ).

Битрейт

Скорость передачи данных R выражается в битах в секунду (бит/с или bps). Скорость является функцией продолжительности существования бита или времени бита (T B) (Рисунок 1):

Эту скорость называют также шириной канала и обозначают буквой C. Если время бита равно 10 нс, то скорость передачи данных определится как

R = 1/10 × 10 – 9 = 100 млн. бит/с

Обычно это записывается как 100 Мб/с.

Служебные биты

Битрейт, как правило, характеризует фактическую скорость передачи данных. Однако в большинстве последовательных протоколов данные являются только частью более сложного кадра или пакета, включающего в себя биты адреса источника, адреса получателя, обнаружения ошибок и коррекции кода, а также прочую информацию или биты управления. В кадре протокола данные называются полезной информацией (payload). Биты, не являющиеся данными, называются служебными (overhead). Иногда количество служебных бит может быть существенным – от 20% до 50%, в зависимости от общего числа полезных бит, передаваемых по каналу.

К примеру, кадр протокола Ethernet, в зависимости от количества полезных данных, может иметь до 1542 байт или октетов. Полезных данных может быть от 42 до 1500 октетов. При максимальном числе полезных октетов служебных будет только 42/1542, или 2.7%. Их было бы больше, если полезных байт было бы меньше. Это соотношение, известное также под названием эффективность протокола, обычно выражают в процентах количества полезных данных от максимального размера кадра:

Эффективность протокола = количество полезных данных/размер кадра = 1500/1542 = 0.9727 или 97.3%

Как правило, чтобы показать истинную скорость передачи данных по сети, фактическая скорость линии увеличивается на коэффициент, зависящий от количества служебной информации. В One Gigabit Ethernet фактическая скорость линии равна 1.25 Гб/с, тогда как скорость передачи полезных данных составляет 1 Гб/с. Для 10-Gbit/s Ethernet эти величины равны, соответственно, 10.3125 Гб/с и 10 Гб/с. При оценке скорости передачи данных по сети также могут использоваться такие понятия, как пропускная способность, скорость передачи полезных данных или эффективная скорость передачи данных.

Скорость передачи в бодах

Термин «бод» происходит от фамилии французского инженера Эмиля Бодо (Emile Baudot), который изобрел 5-битовый телетайпный код. Скорость передачи в бодах выражает количество изменений сигнала или символа за одну секунду. Символ – это одно из нескольких изменений напряжения, частоты или фазы.

Двоичный формат NRZ имеет два представляемых уровнями напряжения символа, по одному на каждый 0 или 1. В этом случае скорость передачи в бодах или скорость передачи символов – то же самое, что и битрейт. Однако на интервале передачи можно иметь более двух символов, в соответствии с чем на каждый символ отводится несколько бит. При этом данные по любому каналу связи могут передаваться только с помощью модуляции.

Когда средство передачи не может обработать исходный сигнал, на первый план выходит модуляция. Конечно, речь идет о беспроводных сетях. Исходные двоичные сигналы не могут передаваться непосредственно, они должны переноситься на несущую радиочастоту. В некоторых протоколах кабельной передачи данных также применяется модуляция, позволяющая повысить скорость передачи. Это называется «широкополосной передачей».
Выше: модулирующий сигнал, исходный сигнал

Используя составные символы, в каждом можно передавать по несколько бит. Например, если скорость передачи символов равна 4800 бод, и каждый символ состоит из двух бит, полная скорость передачи данных будет 9600 бит/с. Обычно количество символов представляется какой-либо степенью числа 2. Если N – количество бит в символе, то число требуемых символов будет S = 2N. Таким образом, полная скорость передачи данных:

R = скорость в бодах × log 2 S = скорость в бодах × 3.32 log 1 0 S

Если скорость в бодах равна 4800, и на символ отводится два бита, количество символов 22 = 4.

Тогда битрейт равен:

R = 4800 × 3.32log(4) = 4800 × 2 = 9600 бит/с

При одном символе на бит, как в случае с двоичным форматом NRZ, скорости передачи в битах и бодах совпадают.

Многоуровневая модуляция

Высокий битрейт можно обеспечить многими способами модуляции. Например, при частотной манипуляции (FSK) в каждом символьном интервале для представления логических 0 и 1 обычно используются две различные частоты. Здесь скорость передачи в битах равна скорости передачи в бодах. Но если каждый символ представляет два бита, то требуются четыре частоты (4FSK). В 4FSK скорость передачи в битах в два раза превышает скорость в бодах.

Еще одним распространенным примером является фазовая манипуляция (PSK). В двоичной PSK каждый символ представляет 0 или 1. Двоичному 0 соответствует 0°, а двоичной 1 – 180°. При одном бите на символ скорость в битах равна скорости в бодах. Однако соотношение числа бит и символов несложно увеличить (см. Таблицу 1).

Таблица 1.

Двоичная фазовая манипуляция.

Биты	Фазовый сдвиг (градусов)

Например, в квадратурной PSK на один символ приходится два бита. При использовании такой структуры и двух бит на бод скорость передачи в битах превышает скорость в бодах в два раза. При трех битах на один бод модуляция получит обозначение 8PSK, и восемь различных фазовых сдвигов будут представлять три бита. А при 16PSK 16 фазовых сдвигов представляют 4 бита.

Одной из уникальных форм многоуровневой модуляции является квадратурная амплитудная модуляция (QAM). Для создания символов, представляющих множество битов, QAM использует комбинацию различных уровней амплитуд и смещений фаз. Например, 16QAM кодирует четыре бита на символ. Символы представляют собой сочетание различных уровней амплитуды и фазовых сдвигов.

Для наглядного отображения амплитуды и фазы несущей для каждого значения 4-битного кода используется квадратурная диаграмма, имеющая также романтическое название «сигнальное созвездие» (Рисунок 2). Каждая точке соответствует определенная амплитуда несущей и фазовый сдвиг. В общей сложности 16 символов кодируются четырьмя битами на символ, в результате чего битрейт превышает скорость передачи в бодах в 4 раза.

Почему несколько бит на бод?

Передавая больше одного бита на бод можно отправлять данные с высокой скоростью по более узкому каналу. Следует напомнить, что максимально возможная скорость передачи данных определяется пропускной способностью канала передачи.
Если рассмотреть наихудший вариант чередования нулей и единиц в потоке данных, то максимальная теоретическая скорость передачи C в битах для данной полосы пропускания B будет равна:

Или полоса пропускания при максимальной скорости:

Для передачи сигнала со скоростью 1 Мб/с требуется:

B = 1/2 = 0.5 МГц или 500 кГц

При использовании многоуровневой модуляции с несколькими битами на символ максимальная теоретическая скорость передачи данных будет равна:

Здесь N – количество символов в символьном интервале:

log 2 N = 3.32 log10N

Полоса пропускания, требуемая для обеспечения желаемой скорости при заданном количестве уровней, вычисляется следующим образом:

Например, полоса пропускания, необходимая для достижения скорости передачи 1 Мб/с при двух битах на один символ и четырех уровнях, может быть определена как:

log 2 N = 3.32 log 10 (4) = 2

B = 1/2(2) = 1/4 = 0.25 МГц

Количество символов, необходимых для получения желаемой скорости передачи данных в фиксированной полосе пропускания, может быть вычислено как:

3.32 log 10 N = C/2B

Log 10 N = C/2B = C/6.64B

N = log-1 (C/6.64B)

Используя предыдущий пример, количество символов, необходимых для передачи со скоростью 1 Мб/с по каналу 250 кГц, определится следующим образом:

log 10 N = C/6.64B = 1/6.64(0.25) = 0.60

N = log-1 (0.602) = 4 символа

Эти расчеты предполагают, что в канале отсутствуют шумы. Для учета шума нужно применить теорему Шеннона-Хартли:

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

C -пропускная способность канала в битах в секунду,
В – полоса пропускания канала в герцах,
S/N -отношение сигнал/шум.

В форме десятичного логарифма:

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

Какова максимальная скорость в канале 0.25 МГц с отношением S/N равным 30 дБ? 30 дБ переводится в 1000. Следовательно, максимальная скорость:

C = 3.32B log 10 (S/N + 1) = 3.32(0.25) log 10 (1001) = 2.5 Мб/с

Теорема Шеннона-Хартли конкретно не утверждает, что для достижения этого теоретического результата должна применяться многоуровневая модуляция. Используя предыдущую процедуру, можно узнать, сколько бит требуется на один символ:

log 10 N = C/6.64B = 2.5/6.64(0.25) = 1.5

N = log-1 (1.5) = 32 символа

Использование 32 символов подразумевает пять бит на символ (25 = 32).

Примеры измерения скорости передачи в бодах

Практически все высокоскоростные соединения используют какие-либо формы широкополосной передачи. В Wi-Fi в схемах модуляции с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) применяются QPSK, 16QAM и 64QAM.

То же самое верно для WiMAX и технологии сотовой связи Long-Term Evolution (LTE) 4G. Передаче сигналов аналогового и цифрового телевидения в системах кабельноого ТВ и высокоскоростного доступ в Интернет основана на 16QAM и 64QAM, в то время как в спутниковой связи используют QPSK и различные версии QAM.

Для систем наземной мобильной радиосвязи, обеспечивающих общественную безопасность, недавно были приняты стандарты модуляции речевой информации и данных с помощью 4FSK. Этот сужающий полосу пропускания способ разработан для сокращения полосы с 25 кГц на канал до 12.5 кГц, и, в конечном счете, до 6.25 кГц. В результате в том же спектральном диапазоне можно разместить больше каналов для других радиостанций.

Телевидение высокой четкости в США использует метод модуляции, называемый eight-level vestigial sideband (8-уровневая передача сигналов с частично подавленной боковой полосой), или 8VSB. В этом методе отводится три бита на символ при 8 уровнях амплитуды, что позволяет передавать 10,800 тыс. символов в секунду. При 3 битах на символ полная скорость будет равна 3 × 10,800,000 = 32.4 Мб/с. В сочетании с методом VSB, который передает только одну полную боковую полосу частот и часть другой, видео- и аудиоданные высокой четкости могут передаваться по телевизионному каналу шириной 6 МГц.

1 бод сколько бит. Скорость передачи данных. Примеры употребления слова бод в литературе

Зачастую ошибочно считают, что Бод – это количество бит , переданное в секунду. В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная модуляция (КАМн), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при символьной скорости 2400 Бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Производные единицы

Напишите отзыв о статье “Бод”

Примечания

См. также

Отрывок, характеризующий Бод

– Это твоя сабля? – спросил Петя, – или это ваша? – с подобострастным уважением обратился он к усатому, черному Денисову.
Ростов поспешно обулся, надел халат и вышел. Наташа надела один сапог с шпорой и влезала в другой. Соня кружилась и только что хотела раздуть платье и присесть, когда он вышел. Обе были в одинаковых, новеньких, голубых платьях – свежие, румяные, веселые. Соня убежала, а Наташа, взяв брата под руку, повела его в диванную, и у них начался разговор. Они не успевали спрашивать друг друга и отвечать на вопросы о тысячах мелочей, которые могли интересовать только их одних. Наташа смеялась при всяком слове, которое он говорил и которое она говорила, не потому, чтобы было смешно то, что они говорили, но потому, что ей было весело и она не в силах была удерживать своей радости, выражавшейся смехом.
– Ах, как хорошо, отлично! – приговаривала она ко всему. Ростов почувствовал, как под влиянием жарких лучей любви, в первый раз через полтора года, на душе его и на лице распускалась та детская улыбка, которою он ни разу не улыбался с тех пор, как выехал из дома.

Контроль четности применяется компьютерами, модемами и другими устройствами для проверки целостности данных. Чтобы удостовериться, что данные не повреждены, модем на принимающей стороне просто подсчитывает количество единиц в каждом слове (пакете). Предположим, что модемы используют «нечетный» протокол для обмена данными. Тогда если принимающий модем обнаружит в каком-то слове четное количество бит, он будет знать, что в принятом слове ошибка. Знание этого позволит модему предпринять определенные действия. Он может просто выбросить пакет, либо попросить передающий модем повторить передачу поврежденного пакета. В параметрах связи типа 8-N-1 буква N означает отсутствие контроля четности. Работа без контроля четности значит, что к пакету данных бит четности не добавляется.

3. Стартовые и стоповые биты

Как было написано выше, при использовании асинхронных последовательных линий связи модемы передают данные пакетами с паузами переменной длины между ними. Следовательно, принимающий модем должен уметь определить начало и конец пакета. Множество протоколов связи используют так называемые стартовые и стоповые биты для того, чтобы модем правильно понимал поступающие данные. Стартовый бит, всегда равный единице, говорит компьютеру, что последующие биты представляют данные. Стоповый бит, всегда равный нулю, обозначает соответственно конец пакета данных.

Стартовые и стоповые биты применяются, чтобы принимающая сторона могла отличить пассивное состояние линии от состояния передачи данных. Ведь когда линия не занята, ее состояние может быть расценено как длинная последовательность нулей. Перед тем как передать данные, модем посылает стартовый бит, говорящий: «Эй, приготовься принимать мои данные». После передачи собственно пакета данных модем посылает стоповый бит для перевода линии связи опять в состояние «выключено». Пакет данных, посланный по протоколу 8-N-1, будет иметь длину в десять бит; один стартовый бит, восемь бит данных, ни одного бита четности и один стоповый бит.

4. Боды и биты в секунду

Довольно часто встречается мнение, что термин «бод)» равен скорости, измеренной в битах в секунду. Другими словами, люди считают, что скорость 1200 бод равна скорости 1200 бит в секунду (bits-per-second, bps). Однако это неправильно, модемы и другие передающие устройства посылают данные пакетами по восемь бит, вложенные между одним стартовым битом, одним стоповым битом и часто снабжаемые битом четности. Таким образом, каждый пакет данных имеет длину в десять или одиннадцать бит. Например, линия связи со скоростью 1200 бод передает в действительности от 110 до 120 байт в секунду. Аналогично, модем на 9600 бод передает от 850 до 960 байт в секунду. Используя технологии сжатия данных, новые модели модемов могут достигать очень высоких скоростей на тех же линиях связи.

Повстречавшись с термином «бод», вы можете с большой долей точности заменить его на «бит в секунду». Однако не забывайте, что при этом речь ведется не только о битах данных, но также и обо всех служебных битах, которые мы рассмотрели, не несущих полезной информации, а только облегчающих передачу данных по линии связи. Если модемы используют сжатие данных, действительная скорость передачи может превысить скорость линии, измеренную в битах в секунду, на 200 процентов.

Общая информация

Битрейт

R = 1/10 × 10 – 9 = 100 млн. бит/с

Обычно это записывается как 100 Мб/с.

Служебные биты

Эффективность протокола = количество полезных данных/размер кадра = 1500/1542 = 0.9727 или 97.3%

Скорость передачи в бодах

R = скорость в бодах × log 2 S = скорость в бодах × 3.32 log 1 0 S

Если скорость в бодах равна 4800, и на символ отводится два бита, количество символов 22 = 4.

Тогда битрейт равен:

R = 4800 × 3.32log(4) = 4800 × 2 = 9600 бит/с

При одном символе на бит, как в случае с двоичным форматом NRZ, скорости передачи в битах и бодах совпадают.

Многоуровневая модуляция

Таблица 1.

Двоичная фазовая манипуляция.

Биты	Фазовый сдвиг (градусов)

Почему несколько бит на бод?

Или полоса пропускания при максимальной скорости:

Для передачи сигнала со скоростью 1 Мб/с требуется:

B = 1/2 = 0.5 МГц или 500 кГц

Здесь N – количество символов в символьном интервале:

log 2 N = 3.32 log10N

log 2 N = 3.32 log 10 (4) = 2

B = 1/2(2) = 1/4 = 0.25 МГц

3.32 log 10 N = C/2B

Log 10 N = C/2B = C/6.64B

N = log-1 (C/6.64B)

log 10 N = C/6.64B = 1/6.64(0.25) = 0.60

N = log-1 (0.602) = 4 символа

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

В форме десятичного логарифма:

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

C = 3.32B log 10 (S/N + 1) = 3.32(0.25) log 10 (1001) = 2.5 Мб/с

log 10 N = C/6.64B = 2.5/6.64(0.25) = 1.5

N = log-1 (1.5) = 32 символа

Использование 32 символов подразумевает пять бит на символ (25 = 32).

Примеры измерения скорости передачи в бодах

“бод” и “бит/с”, возможно, являются одними из самых неправильно употребляемых терминов в области вычислительной техники и телекоммуникаций. Многие считают их взаимозаменяемыми, хотя на самом деле это не так! “бит/с” — это просто число битов, переданных в секунду. Скорость в “бодах” — это мера того, сколько раз за секунду изменяется сигнал (или мог бы измененяться). У стандартного последовательного порта единичный бит соответствует -12 вольт, а нулевой бит — +12 вольт. При 38400 бит/с последовательности 010101… будет соответствовать 38400 бод, поскольку напряжение будет каждый раз меняться: с положительного на отрицательное, с отрицательного на положительное и т.д. — 38400 изменений в секунду. А у последовательности, скажем, 111000111… число изменений напряжения будет меньше, т.к. для трех идущих подряд единиц напряжение будет оставаться равным -12 вольт, тем не менее мы скажем, что и данной последовательности соответствует 38400 бод, поскольку число _возможных_ изменений останется таким же.

Посмотрим на это по-другому: поставим после каждого бита воображаемую временнУю метку, отделяющую его от другого бита (напряжение может не изменяться). Тогда 38400 бод будут означать 38400 временнЫх меток в секунду. ВременнЫе метки отмечают моменты возможных изменений сигнала и в действительности соответствуют тактовому сигналу, генерируемому в устройстве, но не отсылаемому наружу по кабелю.

Предположим, что число возможных состояний сигнала может быть не два, как в предыдущем примере (+/-12 В), а больше. Пусть число состояний равно 4, каждое представляется отдельным уровнем напряжения. Каждый уровень может обозначать пару битов. К примеру, -12 В — это биты 00, -6 В — биты 01, +6 В — биты 10, и +12 В — биты 11. В таком случае битовая скорость вдвое больше бодовой скорости. Например, 3000-м изменений в секунду соответствует 6000 бит в секунду (bps), поскольку на каждое изменение приходится 2 бита. Другими словами, 3000 бод эквивалентны 6000 бит/с (в данном конкретном случае).

23.2 Реальные примеры

Приведенные выше примеры являются излишне упрощенными. Реальные примеры немного сложнее, но основаны на той же идее: одно изменение (состояние) сигнала кодирует несколько бит. Поэтому модем при скорости 2400 бод может передавать 14400 бит/с (или больше) — битовая скорость выше бодовой. Если соединение между модемами установлено на скорости 14400 бит/с, то при 2400 бод каждым изменением сигнала (или, как еще говорят, за каждый символ) посылается 6 бит. Скорость 28800 бит/с получается при 3200 бод и 9 бит/бод.

Раньше стандартными скоростями модемов были скорости 50, 75, 110, 300, 1200, 2400, 9600 бит/с. Такими же были скорости между модемом и последовательным портом. Сегодня скорости между модемами выше: 14.4k, 28.8k, 33.6k, 56k (кбит/с), а между последовательным портом и модемом еще выше: 19.2k, 38.4k, 57.6k, 115.2k, 230.4k. К сожалению, самая высокая скорость 230.4k не поддерживается большинством новых (и, понятное дело, старых) портов (по состоянию на конец 2000 года). При использовании протокола сжатия V.42bis, в котором максимальный коэффициент сжатия равен 4, для модемов 33.6k подходит скорость порта 115.2k, а для модемов 56k требуется уже 213.2k (4 x 53.3k).

БОльшая часть модемов работает на скоростях 2400, 3000 или 3200 бод. В модемах 56k данные скорости используются для передачи и время от времени для приема, в случае ухудшения условий. Из-за ограниченных возможностей телефонной линии, ее пропускной способности, скорости свыше 2400 бод трудно достижимы и бывают только на хороших линиях.

Как возникла путаница между битами/с и бодами? У первых модемов действительно битовая скорость равнялась бодовой, поскольку один бит кодировался одним изменением фазы. Биты/с и боды обозначали одно и то же число и употреблялись в речи одинаково. К примеру, у модема с битовой скоростью 300 (бит/с) бодовая скорость также равнялась 300 (бод). Все изменилось с появлением более быстрых модемов, когда битовая скорость стала превосходить по величине бодовую. Слово “бод” произошло от имени Эмиля Боде, изобретателя асинхронного телетайпа. Вместо “бодовой скорости” используют также понятие “символьной скорости”: для “скоростей” между модемом и последовательным портом (скорость DTE) бодовая и символьные скорости являются одинаковыми. Под “скоростью” здесь понимается скорость потока данных (?).

Все привет сегодня расскажу что такое боды. Бод – единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Бод используется как единица измерения при обозначении скорости модемов для коммутируемых телефонных линий, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема – действительную частоту несущей при передаче данных).
Названа в честь Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо – кодировки символов для телетайпов.

Иногда ошибочно считают, что бод – это количество бит, переданное в секунду. Но это верно лишь для двоичного кодирования. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.
Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).

В высокоскоростных модемах один символ несёт несколько битов. Например, модемы V.22bis и V.32 передают 4 бита на 1 символ, V.32bis – 6 битов, а V.34 – 9.

До появления DSL модемов скорость интернета у обычных пользователей была не большой, но теперь с приходом технологий DSL и VPN скорость интернета ограничивается чаще только тарифным планом провайдера.

Так что уверен вы расширили свой лексикон терминов локальной сети .

Как перевести боды в биты

Есть очень хороший сайт калькулятор, переводящий боды в биты. Сам сайт calc.ru.

Что такое бод. Смотреть что такое “Бод” в других словарях Почему несколько бит на бод

Министерство РФ по связи и информатизации

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ

ДИСКРЕТНЫХ

СООБЩЕНИЙ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Студент 5-го курса: Шерашов Михаил Валентинович

Группа: ЗМ-51

№ студ. билета: 951М-301

г. Новосибирск

Вариант № 01.

Задача № 1.

Требуется:

1. Дать определение единицам измерения «бит », «бит/с », «Бод » .

3. Определить количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак .

4. Определить скорость модуляции В Бод и скорость передачи информации С бит/с .

5. Указать две причины того, что С для кода МТК-2.

Исходные данные: Скорость передачи N = 400 знак/мин .

Решение.

Вычисляем:

3. Определяем количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак :

Для кода МТК-2 количество единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию равно n = 7,5 элементов/знак .

Вычисляем скорость модуляции:

5. Причинами того, что для кода МТК-2 С являются:

Задача № 2.

Требуется:

2. Объяснить правило выбора образующего полинома Р (х ).

5. Построить структурную схему кодирующего устройства для выбранного кода.

8. Определить выигрыш в верности а = Р 0 /Р э .

Производные единицы

Напишите отзыв о статье “Бод”

Примечания

См. также

Отрывок, характеризующий Бод

– Это твоя сабля? – кричал он. Девочки отскочили. Денисов с испуганными глазами спрятал свои мохнатые ноги в одеяло, оглядываясь за помощью на товарища. Дверь пропустила Петю и опять затворилась. За дверью послышался смех.
– Николенька, выходи в халате, – проговорил голос Наташи.
– Это твоя сабля? – спросил Петя, – или это ваша? – с подобострастным уважением обратился он к усатому, черному Денисову.
Ростов поспешно обулся, надел халат и вышел. Наташа надела один сапог с шпорой и влезала в другой. Соня кружилась и только что хотела раздуть платье и присесть, когда он вышел. Обе были в одинаковых, новеньких, голубых платьях – свежие, румяные, веселые. Соня убежала, а Наташа, взяв брата под руку, повела его в диванную, и у них начался разговор. Они не успевали спрашивать друг друга и отвечать на вопросы о тысячах мелочей, которые могли интересовать только их одних. Наташа смеялась при всяком слове, которое он говорил и которое она говорила, не потому, чтобы было смешно то, что они говорили, но потому, что ей было весело и она не в силах была удерживать своей радости, выражавшейся смехом.
– Ах, как хорошо, отлично! – приговаривала она ко всему. Ростов почувствовал, как под влиянием жарких лучей любви, в первый раз через полтора года, на душе его и на лице распускалась та детская улыбка, которою он ни разу не улыбался с тех пор, как выехал из дома.

Так что уверен вы расширили свой лексикон терминов локальной сети .

Как перевести боды в биты

Есть очень хороший сайт калькулятор, переводящий боды в биты. Сам сайт calc.ru.

Теорема Шеннона – Хартли

Рассматривая все возможные многоуровневые и многофазные методы кодирования, теорема Шеннона – Хартли утверждает, что ёмкость канала C , означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи информации, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через один аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

C = B log 2 ⁡ (1 + S N) {\displaystyle C=B\log _{2}\left(1+{\frac {S}{N}}\right)}

Единицы измерения

Бит в секунду

На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица – байт в секунду (Б/c или Bps , от англ. b ytes p er s econd ) равная 8 бит/c.

Изобретателя кода Бодо – кодировки символов для телетайпов .

Производные единицы

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое “Бод” в других словарях:

бодёна – бодёна … Словарь употребления буквы Ё

бод – бод/ … Морфемно-орфографический словарь

Единица скорости телеграфирования. Определяется как одна элементарная посылка тока за 1 с. Названа по имени Ж. Бодо. * * * БОД БОД, единица скорости телеграфирования. Определяется как одна элементарная посылка тока за 1 с. Названа по имени Ж.… … Энциклопедический словарь

Бод, а; р. мн. ов, счётн.ф. бод (единица скорости телеграфирования) … Русское словесное ударение

бод – бод, а, род. п. мн. ч. ов, счетн. ф. Бод … Русский орфографический словарь

Книги

Kind Regards Деловая переписка на английском языке , Бод Д.-М.. Умение вести деловую переписку по электронной почте на английском языке – одна из ключевых компетенций в бизнесе. От способности четко, грамотно и убедительно сформулировать мысль, от знания…

Какие стандартные ставки UART существуют?

RealTerm, бесплатная терминальная программа для Windows, перечисляет эти скорости UART в своем меню Baud:

110, 150, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600

Однако на самом деле это биты в секунду (бит / с), а не скорость передачи – см. Ниже.

110 бод использовались 8-уровневыми телетайпами, такими как ASR-33. Я не знаю, где использовалось 150 бод, но это удвоение 75 бод, обычно используемое (вместе с 60 бод) для TTY с 5 уровнями.

Скорость 300 бит / с была стандартом для первых широко используемых телефонных модемов в 1960-х годах. В то же время появилось количество терминалов по 30 символов в секунду.

При скорости выше 300 бит / с / 300 бод, в которой используется простая частотная манипуляция (FSK), значения для бит / с и бод (символов или тонов в секунду) не совпадают. Например, модем со скоростью 1200 бит / с фактически работает со скоростью 600 бод, а модем со скоростью 4800 бит / с работает со скоростью 1600 бод. Обратитесь к таблице под Полосы пропускания в этой статье . Разница заключается в том, что в дополнение к использованию определенного количества тональных импульсов в секунду, используется фазовая манипуляция и другие методы для извлечения дополнительной полосы пропускания из той же скорости передачи данных, чтобы получить более высокие и более высокие бит / с. (Таким образом, модем 56K работает только на скорости 8000 бод.)

Как видите, список скоростей UART, по сути, начинался с 75 и непрерывно удваивался (пропуская 600), пока не достиг 38400, где он был умножен на 1,5, чтобы получить 57600. 56 Кбит / с – это предел для аналоговой телефонной линии. Более высокие скорости 115200 и выше (снова удвоение, начиная с 57600) используются для проводных соединений.

Как упоминалось в mikeselectricstuffs, 14400 и 28800 бит / с были введены как 1,5 x 9600 и 1,5 x 19200, когда скорости модемов не могли быть удвоены в то время, но редко используются больше.

Что является единицей измерения количества информации?

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 101 Опубликовано 04.02.2021

Самая маленькая единица информации

Бит – это минимально возможная единица информации в цифровой системе.

Обозначается («кодируется») нулём или единицей, или точнее – «логический ноль» и «логическая единица». Почему так? Все очень просто. Компьютер — устройство, работающее при помощи электричества. Соответственно, когда на какой-то (назовём условно) линии передачи или приёма информации ток есть – это «единица» («1»), если нет – «ноль» («0»). Вот в таком виде персональный компьютер (как и другие цифровые системы) обрабатывает и обменивается информацией.

Скорость обработки и разрядность цифровых данных и устройств

Понятно, что, если мы будем обрабатывать данные не по одной линии, а сразу по нескольким, то скорость работы в этом случае резко увеличится. Поэтому, в большинстве случаев цифровые устройства оперируют не с одним битом данных, обрабатывая их последовательно друг за другом, а сразу с несколькими. В этом случае говорят о «разрядности», то есть, сколько разрядов (бит данных) за один раз может обработать цифровое устройство.

Например, если оно за один раз способно обработать 4 бита информации одновременно, то говорят, что устройство «четырехразрядное», а если восемь – то «восьмиразрядное» и т. д. Понятно, что чем больше за единицу времени информации может обработать устройство, тем оно быстрее. Таким образом, «восьмиразрядное» устройство быстрее «четырехразрядного», при условии, что скорость «взятия» данных у них одинаковая.

Разряд несёт ещё и другу функцию, определяя порядковый номер места единицы информации (бита) в передаваемых данных. Нумерация разрядов по принятому стандарту считается справа налево, и счёт ведётся с «нуля», то есть 1-й разряд данных называется «нулевым разрядом», его же принято называть «младшим» разрядом данных, а соответственно 7-й разряд – «старшим».

На сегодняшний день принята следующая терминология для определения единиц информации:

8 бит = 1 байт;
1024 байта = 1 килобайт;
1024 Килобайта = 1 Мегабайт;
1024 Мегабайта = 1 Гигабайт;
1024 Гигабайта = 1 Терабайт.

Скорость передачи данных

Как известно, цифровые устройства не только обрабатывают данные, но также, передают и принимают их через линии связи. В этом случае говорят о скорости передачи информации. Для того, чтобы оценить этот параметр за единицу скорости цифровых данных принимают величину равную одному биту в секунду – «1 Бит/сек».

В старые времена, для сокращения обозначения был введён термин «1 Бод», равный скорости передачи данных в 1 Бит/сек. Также, применяются и величины кратные байту: 1 Килобайт/сек. (1 КБайт/сек.), 1 Мегабайт/сек. (1 МБайт/сек.) и т. д.

Исторически сложилось, что для измерения скорости принято применять не байтовые величины, а битовые! То есть, всегда следует обращать внимание на точную запись этого параметра, например, 100 Килобит/сек и 100 Килобайт/сек – это совершенно разная скорость. В первом случае, данные передавались со скорость 100 000 бит в секунду, а во втором – 800 000 бит в секунду, так как выше уже было сказано, что 1 байт = 8 битам. Это следует чётко понимать, чтобы не путаться в данной терминологии. Например, информация размером в 1 килобайт (т. е. 1024 байта или 1024*8 = 8192 бита) будет передаваться при скорости в линии связи 1 килобит/сек – 8192: 1024 = 8 секунд. Те же самые данные мы получим при скорости в 1 килобайт/сек за 1 секунду. То есть во втором случае скорость передачи данных в 8 раз быстрее.

На сегодняшний день, благодаря внедрению новых линий связи работающих на основе оптоэлектронных технологий, скорость передачи информации возросла в сто и больше раз и составляет: от 1–2 Мбит/сек, до 1 Гбит/сек. для индивидуальных подключений не только в офисе, но уже и дома.

Размер файла

Создайте в Блокноте новый документ, введите в него одну букву «Я» и сохраните документ в папке Мои документы под именем Буква Я.txt. Откройте папку Мои документы, найдите файл Буква Я.txt, щёлкните на нём правой кнопкой мыши и выберите в открывшемся контекстном меню команду Свойства. Откроется диалоговое окно Свойства: Буква Я.txt.

В этом окне вы увидите, что размер файла Буква Я.txt равен одному байту. Значит, для хранения одного символа требуется один байт. Заметим, что реально занимаемый файлом объем на диске обычно больше размера документа, т. к. под хранение документов место выделяется не точно равное размеру документа, а объёмами, кратными размеру кластера.

Кластер — минимальный, объём дискового пространства, который может быть выделен для размещения файла. Все файловые системы, используемые Windows для работы с жёсткими дисками, основаны на кластерах, которые состоят из одного или нескольких смежных секторов (512 байт). Чем меньше размер кластера, тем более эффективно используется дисковая память. Размер кластера определяется, как правило, автоматически при форматировании винчестера в зависимости от ёмкости диска и составляет от 512 байт до 64 Кб.

Проведём аналогию: отправляясь на отдых, вы не можете взять с собой в дорогу половину чемодана. Даже если у вас набирается вещей на полчемодана, то вы всё равно вынуждены брать с собой целый чемодан. Если же вещей наберётся больше, чем чемодан, то вам придётся взять с собой два чемодана, но никак не полтора чемодана. Так и для хранения файла отводится место, кратное кластеру.

В нашем примере для хранения одной буквы требуется один байт, а выделяется кластер — 4 килобайта. Такой же объём будет выделен и для хранения любого количества букв от одной до 4 096. Если же размер вашего текстового документа превысит кластер (4 096 байт), но будет меньше двух кластеров (8 192 байт), то для сохранения файла потребуется два кластера, или 8 килобайт.

Замечание 1. Если вы используете шрифты Юникод (Unicode), то для хранения одного символа требуется два байта.

Юникод — стандарт кодировки знаков, разработанный организацией Unicode Consortium, который позволяет представить знаки практически всех национальных алфавитов.

Замечание 2. Если вы создадите в MS Word документ, в котором будет храниться одна буква «Я», то размер его будет значительно больше, чем один байт. Это связано с тем, что, кроме введённого текста, Word сохраняет и форматирование символа, абзаца и документа целиком. Таким образом, в файл записывается дополнительная служебная информация, что и приводит к увеличению размера файла по сравнению с размером введённого текста.

Размер папки на диске складывается из размеров вложенных в папку файлов.

Заключение

Для чего нам нужна эта информация? Вы узнали, на каком языке «разговаривает» ваш персональный компьютер и можно переходить к следующему шагу – изучать, как он устроен «внутри» и знакомится вплотную с одним из языков программирования.

Зная, что такое «разрядность» вы теперь имеете представление о том, что чем больше разрядность цифровой системы, тем, как правило, она быстрее будет справляться со своими задачами.

Понятие о скорости передачи данных поможет вам определить реальную пропускную способность вашего канала для доступа в интернет и без труда «прикинуть» — сколько времени у вас уйдёт на закачку данных.

Скорость передачи данных. Скорость передачи данных Перевод бод в кбит с

Раздел очень прост в использовании. В предложенное поле достаточно ввести нужное слово, и мы вам выдадим список его значений. Хочется отметить, что наш сайт предоставляет данные из разных источников – энциклопедического, толкового, словообразовательного словарей. Также здесь можно познакомиться с примерами употребления введенного вами слова.

бод в словаре кроссвордиста

Словарь медицинских терминов

Энциклопедический словарь, 1998 г.

бод

единица скорости телеграфирования. Определяется как одна элементарная посылка тока за 1 с. Названа по имени Ж. Бодо.

Бод

единица скорости телеграфирования, равная количеству элементарных импульсов тока, передаваемых в секунду. Названа в честь французского изобретателя Ж. М. Бодо.

Википедия

Бод

Бод в связи и электронике – единица измерения символьной скорости, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду. Названа по имени Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо – кодировки символов для телетайпов.

Зачастую ошибочно считают, что Бод – это количество бит , переданное в секунду. В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная модуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации. Например, при символьной скорости 2400 Бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы, если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).

БОД

Бод – единица измерения символьной скорости

БОД – Библиографическое описание документов

БОД – Безусловный основной доход

Примеры употребления слова бод в литературе.

Она изменила образ иксера в сознании Койота – он увидел в Боде истинный свет.

Она рассказывала о ней так, что Боде тоже захотелось принять эту сладкую дурь.

Никто из драйверов понятия не имел, кто такой Колумб, ни даже как он выглядит, и Боде ужасно хотелось что-нибудь о нем узнать.

Кроме него, в пределах видимости никого нет, и он настолько худ, что Боде приходится посмотреть дважды, прежде чем она замечает его.

А еще я почему-то не могла перестать думать о Боде , девушке, затерявшейся в предсмертных видениях пса, таксиста с грязных улиц.

Джоанна подходит так близко, что там, где толстый слой косметики на ее лице смазался, Боде видна черная щетина.

Джоанна закрывает глаза и, как ни странно, улыбается Боде , когда они вместе начинают припев.

Последние страницы были заполнены признаниями в любви к Боде , а между ними был вложен клочок бумаги – послание в стихах псодрайверу, под которым стояла уверенная подпись Боды.

Я знала, что Боде сейчас восемнадцать и что она присоединилась к Улью, когда ей было девять.

Карта под чехлом парика покрывается потом, но Боде уютно в новой одежде.

Это становится особенно ощутимым при работе со скоростью передачи 2400 бод и выше.

Он прислоняется к водительской двери с сигаретой в зубах, слушает, как Гамбо Йо-Йо представляет следующую песню, смотрит на наливающиеся тяжестью облака и думает о дочери, о драйвере по имени Бода , о времени, о том, что все утекает, уходит от него и от всех остальных, и что все его так называемые друзья тянут из него деньги, и когда же наконец появится этот пиздюк пассажир!

Водитель икс-кэба Бода едет назад в Манчестер, только что сделав отличную ездку в Боттлтаун.

Он подрезал ее, вынудив грубо вылететь на тротуар, и Бода выпустила серпы.

Потом Бода попросила у Тошки бумерное ускорение, ушла от копов в точку, и вот она снова – королева дороги.

23.2 Реальные примеры

Теорема Шеннона – Хартли

C = B log 2 ⁡ (1 + S N) {\displaystyle C=B\log _{2}\left(1+{\frac {S}{N}}\right)}

Видео по теме

Единицы измерения

Бит в секунду

Производные единицы

Напишите отзыв о статье “Бод”

Примечания

См. также

Отрывок, характеризующий Бод

Ростов поспешно обулся, надел халат и вышел. Наташа надела один сапог с шпорой и влезала в другой. Соня кружилась и только что хотела раздуть платье и присесть, когда он вышел. Обе были в одинаковых, новеньких, голубых платьях – свежие, румяные, веселые. Соня убежала, а Наташа, взяв брата под руку, повела его в диванную, и у них начался разговор. Они не успевали спрашивать друг друга и отвечать на вопросы о тысячах мелочей, которые могли интересовать только их одних. Наташа смеялась при всяком слове, которое он говорил и которое она говорила, не потому, чтобы было смешно то, что они говорили, но потому, что ей было весело и она не в силах была удерживать своей радости, выражавшейся смехом.
– Ах, как хорошо, отлично! – приговаривала она ко всему. Ростов почувствовал, как под влиянием жарких лучей любви, в первый раз через полтора года, на душе его и на лице распускалась та детская улыбка, которою он ни разу не улыбался с тех пор, как выехал из дома.

Министерство РФ по связи и информатизации

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ

ДИСКРЕТНЫХ

СООБЩЕНИЙ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Студент 5-го курса: Шерашов Михаил Валентинович

Группа: ЗМ-51

№ студ. билета: 951М-301

г. Новосибирск

Вариант № 01.

Задача № 1.

Требуется:

1. Дать определение единицам измерения «бит », «бит/с », «Бод » .

3. Определить количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак .

4. Определить скорость модуляции В Бод и скорость передачи информации С бит/с .

5. Указать две причины того, что С для кода МТК-2.

Исходные данные: Скорость передачи N = 400 знак/мин .

Решение.

Вычисляем:

3. Определяем количество информации, содержащееся в кодовой комбинации (знаке) I зн бит/знак :

Для кода МТК-2 количество единичных элементов, составляющих кодовую комбинацию равно n = 7,5 элементов/знак .

Вычисляем скорость модуляции:

5. Причинами того, что для кода МТК-2 С являются:

Задача № 2.

Требуется:

2. Объяснить правило выбора образующего полинома Р (х ).

5. Построить структурную схему кодирующего устройства для выбранного кода.

8. Определить выигрыш в верности а = Р 0 /Р э .

Ардуино и микросхемы | Что такое UART. Коротко о методе приема-передачи.

Универсальный асинхронный приёмопередатчик –

UART

Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART — узел вычислительных устройств, предназначенный для организации связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует передаваемые данные в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по цифровой линии другому аналогичному устройству. Метод преобразования хорошо стандартизован и широко применялся в компьютерной технике.

Представляет собой логическую схему, с одной стороны подключённую к шине вычислительного устройства, а с другой имеющую два или более выводов для внешнего соединения.

UART может представлять собой отдельную микросхему или являться частью большой интегральной схемы (например, микроконтроллера). Используется для передачи данных через последовательный порт компьютера, часто встраивается в микроконтроллеры.

Последовательный порт

serial port, COM-порт, communications port) — сленговое название интерфейса стандарта RS-232, которым массово оснащались персональные компьютеры. Порт называется «последовательным», так как информация через него передаётся по одному биту, последовательно бит за битом (в отличие от параллельного порта). Несмотря на то, что некоторые интерфейсы компьютера (например, Ethernet, FireWire и USB) тоже используют последовательный способ обмена информацией, название «последовательный порт» закрепилось за портом стандарта RS-232.

В настоящее время в IBM PC-совместимых компьютерах практически вытеснен интерфейсом USB.

Существуют стандарты на эмуляцию последовательного порта над USB и над Bluetooth (эта технология в значительной степени и проектировалась как «беспроводной последовательный порт»).

Метод передачи и приёма

Передача данных в UART осуществляется по одному биту в равные промежутки времени. Этот временной промежуток определяется заданной скоростью UART и для конкретного соединения указывается в бодах (что в данном случае соответствует битам в секунду).

Существует общепринятый ряд стандартных скоростей: 300; 600; 1200; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600; 115200; 230400; 460800; 921600 бод.

Скорость (, бод) и длительность бита (, секунд) связаны соотношением

Скорость в бодах иногда называют сленговым словом битрейт.

Помимо собственно информационного потока, UART автоматически вставляет в поток синхронизирующие метки, так называемые стартовый и стоповый биты. При приёме эти лишние биты удаляются из потока. Обычно стартовый и стоповый биты обрамляют один байт информации (8 бит), однако встречаются реализации UART, которые позволяют передавать по 5, 6, 7, 8 или 9 бит.

Обрамленные стартом и стопом биты являются минимальной посылкой. Некоторые реализации UART позволяют вставлять два стоповых бита при передаче для уменьшения вероятности рассинхронизации приёмника и передатчика при плотном трафике. Приёмник игнорирует второй стоповый бит, воспринимая его как короткую паузу на линии.

Принято соглашение, что пассивным (в отсутствие потока данных) состоянием входа и выхода UART является логическая 1.

Стартовый бит всегда логический 0, поэтому приёмник UART ждёт перепада из 1 в 0 и отсчитывает от него временной промежуток в половину длительности бита (середина передачи стартового бита). Если в этот момент на входе всё ещё 0, то запускается процесс приёма минимальной посылки. Для этого приёмник отсчитывает 9 битовых длительностей подряд (для 8-битных данных) и в каждый момент фиксирует состояние входа. Первые 8 значений являются принятыми данными, последнее значение проверочное (стоп-бит).

Значение стоп-бита всегда 1, если реально принятое значение иное, UART фиксирует ошибку.

Для формирования временных интервалов передающий и приёмный UART имеют источник точного времени (тактирования). Точность этого источника должна быть такой, чтобы сумма погрешностей (приёмника и передатчика) установки временного интервала от начала стартового импульса до середины стопового импульса не превышала половины (а лучше хотя бы четверти) битового интервала. Для 8-битной посылки 0,5/9,5 = 5 % (в реальности не более 3 %). Поскольку эта сумма ошибок приёмника и передатчика плюс возможные искажения сигнала в линии, то рекомендуемый допуск на точность тактирования UART — не более 1,5 %.

Поскольку синхронизирующие биты занимают часть битового потока, то результирующая пропускная способность UART не равна скорости соединения. Например, для 8-битных посылок формата 8-N-1 синхронизирующие биты занимают 20 % потока, что для физической скорости 115 200 бод даёт битовую скорость данных 92 160 бит/с или 11 520 байт/с.

Контроль чётности

Основная статья: Бит чётности

Многие реализации UART имеют возможность автоматически контролировать целостность данных методом контроля битовой чётности. Когда эта функция включена, последний бит данных в минимальной посылке («бит чётности») контролируется логикой UART и содержит информацию о чётности количества единичных бит в этой минимальной посылке. Различают контроль на четность (англ. Even parity), когда сумма количества единичных бит в посылке является четным числом, и контроль на нечетность (англ. Odd parity), когда эта сумма нечетна. При приеме такой посылки UART может автоматически контролировать бит четности и выставлять соответствующие признаки правильного или ошибочного приема.

Короткая запись параметров

Был выработан и прижился короткий способ записи параметров UART, таких, как

количество бит данных – наличие и тип бита четности – количество стоп-бит.

Выглядит как запись вида цифра-буква-цифра, где:

Первая цифра обозначает количество бит данных, например, 8.

Буква обозначает наличие и тип бита четности.

N (No parity) — без бита четности;

E (Even parity) — с битом проверки на четность,

O (Odd parity) — с битом проверки на нечетность;

Последняя цифра обозначает длительность стоп-бита.

Встречаются значения 1, 1.5 и 2 для длительности стоп-бита в 1, 1.5 и 2 битовых интервала соответственно.

Например, запись 8-N-1 обозначает, что UART настроен на 8 бит данных без бита четности и один стоповый бит. Для полноты параметров эту запись снабжают указанием.

Break

Специальная посылка – состоит из

непрерывного нулевого состояния линии длительностью заведомо больше минимальной посылки, обычно 1,5 минимальных посылки (для 8N1 это 15 битовых интервалов). Некоторые коммуникационные протоколы используют это свойство, например, протокол LIN использует Break для обозначения нового кадра.

Управление потоком

Ранние устройства с UART могли быть настолько медлительными, что не успевали обрабатывать поток принимаемых данных.

Для решения этой проблемы модули UART иногда снабжались отдельными выходами и входами управления потоком. При заполнении входного буфера логика принимающего UART выставляла на соответствующем выходе запрещающий уровень, и передающий UART приостанавливал передачу.

Позже управление потоком возложили на коммуникационные протоколы (например, методом XOn/XOff), и надобность в отдельных линиях управления потоком постепенно исчезла.

Физический уровень

Логическая схема UART имеет входы-выходы с логическими уровнями, соответствующими полупроводниковой технологии схемы: КМОП, ТТЛ и т. д. Такой физический уровень может быть использован в пределах одного устройства, однако непригоден для коммутируемых длинных соединений по причине низкой защищённости от электрического разрушения и помехоустойчивости.

Для таких случаев были разработаны специальные физические уровни, такие, как токовая петля, RS-232, RS-485, LIN и тому подобные.

Специфической разновидностью физического уровня асинхронного интерфейса является физический уровень IrDA.

Существуют физические уровни UART для сложных сред. В некотором смысле стандартный компьютерный телефонный модем также можно назвать специфическим физическим уровнем асинхронного интерфейса. Существуют специальные микросхемы проводных модемов, сделанных специально как физический уровень асинхронного интерфейса (то есть протокольно прозрачные). Выпускается также радиоканальный физический уровень в виде модулей радиоприёмников и радиопередатчиков.

Модуляция

– преобразование скорости передачи в бит для UART?

К сожалению, действительно хорошего термина нет. RS-232 часто неправильно используется для описания этого интерфейса, я думаю, что UART примерно так же хорош, как и мы. Что касается полезной нагрузки, самих данных, один символ – это один бит.

Вы можете просто найти UART в википедии.

На уровне TTL линия простаивает с высоким уровнем. Начальный бит имеет длину в один бит и имеет низкий уровень, сообщая получателю, что идут какие-то данные, следующее некоторое количество битов, согласованное с обеих сторон, скажем, 7 или 8 битов очень часто, сначала идет следующий младший бит.Одна битовая ячейка на бит. Итак, если вы хотите отправить байт 0x53, следующие биты будут 11001010. И затем, по крайней мере, один стоповый бит, высокий или иногда два. Старт, полезная нагрузка, остановка. Если у вас не было другого персонажа для отправки, вы просто оставили строку на высоком уровне.

Другие варианты: четность, четность, нечетность или нечетность (бит не передается). Итак, 8N1 довольно распространен, 8 бит без контроля четности, один стоповый бит. Четность вычисляется по полезной нагрузке, битам данных, а не по началу и остановке.

Для того, чтобы отправить его с компьютера на компьютер, то есть там, где идет RS-232, он определяет уровни напряжения и контакты, единица – это что-то меньше, чем -3 вольт до -15 вольт, ноль – это от +3 вольт до +15.Вы берете сигналы уровня TTL и отправляете их через трансивер, а затем в общий разъем, чтобы сделать его, например, COM-портом или последовательным портом на ПК.

Бод и битрейт связаны, если вы используете 9600 бод, это 9600 Гц, каждая битовая ячейка составляет 1/9600 или 0,000104 … секунд или 9600 битовых ячеек в секунду, но они не хотели говорить биты в секунду, потому что это одна не обязательно непрерывный, и у вас есть несколько дополнительных битовых ячеек: начальные, контрольные и стоповые биты, которые не являются битами данных. Таким образом, при 9600 бод, если вы использовали 8N1, то есть 10-битных ячеек на символ или байт, если это возможно, или 960 символов в секунду, 7680 бит данных в секунду.9600 8E1 отличается, хотя немного медленнее 11 битов ячеек на символ, а не 10.

RS-232C, RS-485, RS-422 – это разные электрические стандарты для описания уровней напряжения на битах, а также на разъеме, контактах или другом, например, с использованием дифференциальной пары, одна сторона пары – это низкое напряжение какое-то время другой сигнал в этой паре был бы противоположным. Таким образом, можно получить более чистые / длинные пробеги, приемник измеряет разницу между ними один относительно другого, а не один сигнал относительно общей земли, чтобы извлечь единичное или нулевое состояние.RS-422 может отправлять данные uart, как и RS-232, он не определяет характер запуска / остановки / данных битового потока, он просто описывает уровни напряжения на контактах и проводке.

Когда вы берете, например, Arduino или Raspberry Pi, у них есть UART, но они не являются RS-232, вы бы уничтожили микросхемы, если бы вы подключили их к RS-232, они имеют уровень TTL 5,0 В или 3,3 В с ноль является заземленным, а один высокий, вы можете за пару баксов или меньше купить USB-устройства для UART на базе чипов FTDI и других, которые могут обрабатываться так же, как com / последовательный порт на более старом компьютере, Windows, Linux и т. д. видят их как порты com / tty, и вы можете использовать то же программное обеспечение, но они не являются RS-232, это просто uart уровня TTL, и вы можете подключить их напрямую к вашему Arduino, Raspberry или другому микроконтроллеру или процессору, если вы используете правильный уровни напряжения и безопасны с заземлением.

Разница между скоростью передачи и скоростью передачи (со сравнительной таблицей)

Скорость передачи и Скорость передачи , эти два термина часто используются при передаче данных. Битовая скорость – это просто количество битов, (т. Е. Нулей и единиц), передаваемых в единицу времени. В то время как скорость передачи – это количество единиц сигнала, передаваемых за единицу времени, которое необходимо для представления этих битов.

Решающее различие между скоростью передачи и скоростью передачи данных в том, что одно изменение состояния может передать один бит или немного больше или меньше одного бита, что зависит от используемой техники модуляции.Следовательно, данное уравнение определяет соотношение между ними:

Скорость передачи = скорость передачи x количество бит на бод

Если мы говорим об эффективности компьютера, скорость передачи данных более важна, когда мы хотим знать, сколько времени требуется для обработки каждого фрагмента информации. Но когда нас больше беспокоит то, как эти данные перемещаются из одного места в другое, мы делаем упор на скорость передачи. Чем меньше требуется сигналов, тем эффективнее система и тем меньше ширина полосы пропускания требуется для передачи большего количества битов.

Аналогия может проиллюстрировать концепцию бодов и битов. В транспорте скорость сравнима с автобусом, немного похожа на пассажира. Автобус может перевозить несколько пассажиров. Если 1000 автобусов едут из одного пункта в другой только с одним пассажиром (водителем), то перевозится 1000 пассажиров. Однако, если каждый автобус везет двадцать пассажиров (предположим), то перевезено 20000 пассажиров. В этом случае автобусы определяют трафик, а не количество пассажиров, следовательно, необходимы более широкие дороги.Точно так же количество битов определяет требуемую полосу пропускания, а не количество битов.

Контент: битрейт против скорости передачи

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Скорость передачи	Скорость передачи
Базовый	Скорость передачи – это количество бит в секунду.	Скорость передачи – это количество единиц сигнала в секунду.
Значение	Определяет количество битов, перемещаемых в секунду.	Определяет, сколько раз меняется состояние сигнала.
Обычно используется термин	При этом упор делается на эффективность компьютера.	Пока передача данных по каналу больше беспокоит.
Определение пропускной способности	Невозможно определить пропускную способность.	Он может определить, какая полоса пропускания требуется для отправки сигнала.
Уравнение	Скорость передачи = скорость передачи x количество бит на единицу сигнала	Скорость передачи = скорость передачи / количество бит на единицу сигнала

Определение скорости передачи данных

Скорость передачи может быть определена как количество битовых интервалов в секунду. А интервал бит упоминается как время, необходимое для передачи одного единственного бита. Проще говоря, битовая скорость – это количество битов, отправленных за одну секунду, обычно выражаемое в битах в секунду (бит / с).Например, килобит в секунду (Кбит / с), мегабит в секунду (Мбит / с), гигабит в секунду (Гбит / с) и т. Д.

Определение скорости передачи

Скорость передачи выражается в том, сколько раз сигнал может изменить на линии передачи в секунду. Обычно линия передачи использует только два состояния сигнала и делает скорость передачи равной количеству передаваемых битов в секунду.

Это можно проиллюстрировать на примере. Например, скорость передачи 1500 бод показывает, что состояние канала может изменяться до 1500 раз в секунду.Смысл изменения состояния означает, что канал может изменять свое состояние от 0 до 1 или от 1 до 0 до 1500 раз в секунду (в данном случае).

Ключевые различия между скоростью передачи и скоростью передачи данных

Битовая скорость – это количество битов (нулей и единиц), передаваемых в секунду.
С другой стороны, скорость передачи – это количество раз, когда сигнал проходит, состоящий из битов.
Скорость передачи может определять полосу пропускания канала или ее требуемую величину для отправки сигнала, в то время как через скорость передачи в битах это невозможно.
Скорость передачи данных может быть выражена следующим уравнением:
Скорость передачи = скорость передачи x количество бит на единицу сигнала
Напротив, скорость передачи данных выражается в данном уравнении:
Скорость передачи = скорость передачи / количество бит на единицу сигнала

Заключение

Скорость передачи и скорость передачи данных, оба термина используются одинаково для проверки скорости данных. Но скорость передачи данных используется, когда мы хотим знать количество битов, переданных за единицу времени, тогда как скорость передачи данных используется, когда мы хотим знать количество единиц сигнала, переданных за единицу времени.

бод Определение

Бод, или скорость передачи, используется для описания максимальной скорости колебаний электронного сигнала. Например, если сигнал изменяется (или может измениться) 1200 раз за одну секунду, он будет измеряться на скорости 1200 бод. Хотя этот термин изначально использовался для измерения скорости электронных импульсов, он также стал способом измерения скорости передачи данных модемов с коммутируемым доступом.

Если модем передает один бит за электронный импульс, один бод будет равен одному биту в секунду (бит / с).Однако большинство модемов передают несколько битов за один переход сигнала. Например, модем со скоростью 28,8 Кбит / с может отправлять девять битов в секунду. Следовательно, для этого потребуется только скорость передачи 2100 (28 800/9). Модемы 56K часто используют скорость передачи данных 8000 бод. Это означает, что они отправляют семь бит за один переход сигнала, поскольку 7 x 8000 = 56000.

Модемы обычно выбирают наиболее эффективную скорость передачи данных автоматически (иногда это называется настройкой «autobaud»). Однако многие модемы коммутируемого доступа позволяют отменить настройку передачи по умолчанию и вручную ввести скорость передачи с помощью программного интерфейса.Это может быть полезно, если интернет-провайдер с коммутируемым доступом требует определенной скорости передачи данных для связи. Однако уменьшение скорости передачи модема может также снизить максимальную скорость передачи данных.

Скорость передачи выше 8000 не очень надежна на аналоговых телефонных линиях, поэтому большинство модемов не предлагают более высокие настройки скорости передачи. Кроме того, при такой высокой скорости передачи только семь битов могут быть отправлены последовательно с каждым импульсом, поэтому много лет назад скорость коммутируемого модема была максимальной до 56 Кбит / с. К счастью, новые технологии, такие как DSL и кабельные модемы, обеспечивают гораздо более высокую скорость передачи данных. Поскольку DSL и кабельные модемы обмениваются данными по цифровым линиям, скорость передачи данных для этих устройств не имеет значения.

Обновлено: 29 марта 2013 г.

TechTerms – Компьютерный словарь технических терминов

Эта страница содержит техническое определение слова «Бод». Он объясняет в компьютерной терминологии, что означает Baud, и является одним из многих компьютерных терминов в словаре TechTerms.

Все определения на веб-сайте TechTerms составлены так, чтобы быть технически точными, но также простыми для понимания.Если вы сочтете это определение бода полезным, вы можете сослаться на него, используя приведенные выше ссылки для цитирования. Если вы считаете, что термин следует обновить или добавить в словарь TechTerms, отправьте электронное письмо в TechTerms!

Подпишитесь на рассылку TechTerms, чтобы получать избранные термины и тесты прямо в свой почтовый ящик. Вы можете получать электронную почту ежедневно или еженедельно.

Что такое битрейт и скорость передачи с примерами – Байт в гигабайтах

В телекоммуникациях Скорость передачи и скорость передачи данных – два важных понятия.Скорость передачи и скорость передачи данных играют важную роль, когда мы говорим о последовательном протоколе UART или схемах модуляции, таких как BPSK или QPSK и т. Д.

Битрейт:

Скорость передачи означает количество битов данных, передаваемых в секунду. Единица битовой скорости составляет бит в секунду (бит / с) . Например, скорость передачи 10 кбит / с означает, что 10 000 бит передаются за одну секунду.

Скорость передачи:

Скорость передачи означает количество изменений уровня сигнала или напряжения в секунду.Единица скорости передачи составляет бод в секунду . Например, скорость передачи 9600 означает, что изменение уровня сигнала 9600 происходит в течение секунды.

Обычно мы говорим, что битовая скорость и скорость передачи одинаковы, но битовая скорость и скорость передачи одинаковы только в двоичной передаче сигналов.

Двоичная сигнализация:

В двоичной сигнализации мы можем представить два уровня напряжения или сигнала с помощью одного бита. Единичный бит имеет значение либо логический 0, либо логическую 1, где логический 0 представляет «0» вольт, а логическая 1 представляет «5» вольт. В двоичной сигнализации количество изменений уровня сигнала равно количеству битов, переданных в течение секунды, потому что один бит во время представляет любой из двух уровней сигнала. Вот почему битрейт и скорость передачи двоичных сигналов одинаковы.

Многоуровневая сигнализация:

В многоуровневой сигнализации существует более двух уровней напряжения или сигнала. Для представления этих уровней сигналов нам требуется более одного бита. Количество битов, необходимых для представления уровней напряжения, определяется по следующей формуле.

N = log2 (m)
, где N = количество битов, необходимых для представления уровней сигнала или напряжения
m = количество уровней сигнала или напряжения.
Пример: для представления 4 уровней напряжения требуется не менее 2 бита. Положите m = 4 в формулу выше, вы получите N как 2.

Предположим, что на приведенном выше рисунке количество битов, передаваемых в секунду, равно 9600 и имеется 4 уровня напряжения или сигнала [0 В, 2 В, 4 В, 5 В]. Для представления этих 4 уровней напряжения или сигнала вам потребовалось как минимум 2 бита (используя N = log2 (m) ).Предположим, 00 представляет 0 В, 01 представляет 2 В, 10 представляет 4 В и 11 представляет 5 В.

Если вы внимательно наблюдали на приведенном выше рисунке, количество битов, передаваемых в секунду, составляет 9600, но количество изменений уровня сигнала в секунду составляет 4800, потому что 2 бита представляют один уровень напряжения. Вот почему в скорость передачи многоуровневой сигнализации не совпадает со скоростью передачи данных. В многоуровневой сигнализации скорость передачи всегда зависит от уровня сигнала или напряжения . В приведенном выше случае скорость передачи составляет половину скорости передачи, поскольку для представления одного уровня сигнала или напряжения требуются два бита.

ОБЩИЕ СОМНЕНИЯ

1) Когда скорость передачи данных и скорость передачи данных равны

Битовая скорость и скорость передачи данных одинаковы, только когда мы представляем два уровня напряжения или уровня сигнала с помощью одного бита, то есть ничего, кроме двоичной сигнализации.

2) Всегда ли скорость передачи и скорость передачи данных одинаковы?

Нет, они одинаковы только в двоичной сигнализации. Если использовать многоуровневую сигнализацию, битрейт и скорость передачи разные.

3) Разница между скоростью передачи и скоростью передачи

Важное различие между скоростью передачи и скоростью передачи в бодах состоит в том, что скорость передачи означает количество бит в секунду, а скорость передачи означает количество изменений уровня сигнала в секунду.Единица скорости передачи – бит в секунду, где единица скорости передачи – бит в секунду. Скорость передачи и скорость передачи двоичных сигналов одинаковы. Скорость передачи и скорость передачи в многоуровневой сигнализации не совпадают.

4) Пример скорости передачи и скорости передачи данных

Предположим, что 9600 бит передаются в секунду и 1 бит используется для представления уровня напряжения или уровня сигнала, то есть либо логический 0, либо логическая 1, тогда скорость передачи данных равна 9600, потому что количество битов, передаваемых в секунду, равно 9600, а скорость передачи данных составляет 9600, поскольку количество происходящих изменений в секунду также одинаковы, потому что один бит представляет одно напряжение или уровень сигнала в момент времени, как показано ниже.

5) Пример скорости передачи и скорости передачи данных 2

Предположим, что 9600 бит передаются в секунду и 2 бита используются для представления уровня напряжения или уровня сигнала, тогда скорость передачи данных составляет 9600, потому что количество бит, передаваемых в секунду, составляет 9600, а скорость передачи данных составляет 4800, потому что два бита представляют одно напряжение или уровень сигнала, который показано ниже.

Что означают скорость передачи, бод и время цикла в промышленных сетях?

Для промышленных сетей двумя наиболее важными факторами производительности являются детерминизм и скорость.Другими словами, промышленные сети должны иметь возможность доставлять данные в указанный, предсказуемый период времени, и они должны делать это как можно быстрее. При описании скорости сети обычно используются три спецификации: битрейт, бод и время цикла.

Здесь мы рассмотрим, как связаны эти три показателя скорости сети и какой из них обычно считается наиболее важным для промышленных сетей.

Скорость передачи данных

Одним из показателей скорости сети является ее битрейт – количество битов, которое она может передать за период времени, обычно выражаемое в килобитах в секунду (кбит / с или кбит / с), мегабитах в секунду (Мбит / с или Мбит / с) или гигабит в секунду (Гбит / с или Гбит / с).В сетевой терминологии скорость передачи данных иногда называют пропускной способностью сети – например, EtherCat G часто описывается как «пропускная способность» 1 Гбит / с.

В промышленных сетях Ethernet для отправки данных используются кадры Ethernet. Кадр включает в себя идентифицирующую информацию, такую как адреса источника и назначения, а также информацию для проверки ошибок. Фактическая часть данных обычно может составлять до 1500 байтов (1 байт = 8 бит).
Изображение предоставлено: Fluke Corporation

Бит или байт?

Бит – это количество цифровых данных, представленное как «0» или «1». «В то время как единица« бит »используется для обозначения количества переданных данных, единица« байт »используется для обозначения размера набора данных. (Один байт равен 8 битам). Например, скорости загрузки и выгрузки, рекламируемые интернет-провайдерами, указаны в битах в секунду (обычно Мбит / с), но емкость хранилища данных на вашем компьютере указывается в байтах (например, 2 ГБ или 1 ТБ).

Обратите внимание, что в сокращениях единиц, буква «b», представляющая «бит», является строчной (Мбит, Мбит / с), а буква «B», представляющая «байт», пишется с большой буквы (кБ, МБ, ГБ).

бод

Термин «бод» относится к сигналу, по которому передаются биты данных. Этот сигнал претерпевает изменения – с точки зрения напряжения, частоты или фазы – несколько раз в секунду, и эти изменения называются изменениями символа, а иногда и сигнальными событиями. Термин «бод» выражает скорость изменения символа: 1 бод (Бод) соответствует одному изменению символа в секунду.

Если сигнал имеет только два состояния, и каждое состояние несет один бит, то скорость передачи данных и скорость передачи (иногда называемая «скоростью передачи» или «скоростью сигнала») равны.Однако символы могут иметь более двух состояний, поэтому в одном сигнале может передаваться несколько битов. В этих случаях скорость передачи данных (бит / с) будет выше, чем скорость передачи (Bd).

Скорость передачи данных чаще используется, чем скорость передачи (или скорость передачи данных), для описания скорости промышленных сетей, хотя скорость передачи все еще используется в некоторых контекстах. И нередко можно увидеть спецификацию скорости передачи данных в битах в секунду – например, «скорость передачи = 100 Мбит / с», хотя на самом деле это скорость передачи данных.

Время цикла

Время цикла в промышленной сети – это время, необходимое для передачи данных от ведущего устройства (контроллера) ко всем узлам (устройствам) в сети, а затем обновленные данные возвращаются в контроллер. В отличие от скорости передачи или бода, существует множество переменных, которые влияют на время цикла, включая объем передаваемых данных, количество узлов в сети, длину сетевого кабеля, наличие концентраторов и коммутаторов, а также присущие задержки обработки. в самих сетевых устройствах.

EtherCat – это промышленная сеть Ethernet, которая отправляет один кадр, содержащий все необходимые данные, каждому узлу или устройству в сети. Время цикла сети EtherCAT – это время, за которое фрейм переместится от мастера ко всем узлам и обратно к мастеру.
Изображение предоставлено: IEB Media

Время цикла обычно является наиболее важным показателем скорости для промышленных сетей, потому что оно определяет, насколько быстро устройства – сервоприводы, переключатели и исполнительные механизмы – могут быть обновлены, чтобы обеспечить правильное поведение системы.

Например, в приложении станка драйвер шпинделя должен вовремя получать обновленные команды крутящего момента, чтобы исправить любые ошибки в положении и предотвратить операции, которые могут привести к браку, переделке или, возможно, даже к повреждению станка. Вот почему многие протоколы Industrial Ethernet были разработаны с явной целью минимизировать время сетевого цикла – для удовлетворения требований все более сложного, многоосевого, скоординированного движения.

Легкие модемы

Модемы – просто.Раскройте тайны скорости модема
Майкл А. Бэнкс

Современная скорость передачи данных является источником множества недоразумений, даже среди иначе информированные компьютерные и современные пользователи. Проблема проистекает из взаимозаменяемое использование скорости передачи и бит в секунду. Я подозреваю, что это потому, что легче сказать бод, чем бит в секунду, хотя дезинформация может помочь в нем тоже.

Если вас когда-либо смущала связь между битами и скорость передачи данных, или если вы считаете, что скорость передачи модема совпадает с числом битов или символов, которые он передает в секунду, читайте дальше.

Фоновые биты

Бит в секунду – это количество битов данных (цифровые Os и Is). передается каждую секунду в канале связи. Это часто называют битрейт. Отдельные символы (буквы, цифры и т. Д.), Также упоминаемые как байты, состоят из группы битов данных.

В зависимости от типа, персонаж может быть представлен на компьютере с помощью строка из семи или восьми бит. Семибитные символы обычно представляют собой 128 стандартные символы ASCII, найденные на клавиатуре вашего компьютера.

Помимо стандартных кодов ASCII, 8-битные символы могут представлять управляющие символы и специальные токены или графические символы, характерные для конкретная машина. Символы рисования линий в расширенном персонаже ПК набор являются хорошим примером.

Любой символ с номером ASCII больше 128 является 8-битным символом. В количество бит, отправленных для каждого символа, может изменяться во время передачи, так как посмотрим. (Опять же, передаваемый символ часто называют байтом, или в более старых системах – слово данных.)

Хотя скорость передачи модема связана со скоростью передачи, эти два числа не являются всегда одно и то же.

Get Baudy

Скорость передачи – это количество раз в секунду сигнала в канал связи меняется или меняет состояние. Состояния могут быть разными, включая частоты, уровни напряжения или фазовые углы частоты.

Одно такое изменение – один бод. Итак, сигнал модема со скоростью 300 бод изменяется в состоянии 300 раз в секунду.

Однако, вопреки ожиданиям, сигнал модема со скоростью 1200 бод не изменить состояние 1200 раз в секунду.И этот факт имеет важное значение для почему неточно произносить слово «бод», имея в виду бит / с.

сырые биты

В зависимости от используемой техники модуляции современный может послать один или несколько (или меньше) бит при каждой передаче или изменении состояния. Другими словами, один изменение состояния может отправить один бит – или больше или меньше одного бита. Таким образом, бод и бит / с очень разные.

Как упоминалось ранее, количество битов, передаваемых современными методами в секунду, основано на от количества бод (изменений сигнала), которые происходят каждую секунду.

Числа для бит / с и бод не всегда одинаковы, потому что одна скорость может представляют один бит, более одного бита или долю бита.

Чтобы проиллюстрировать это, сначала рассмотрим современный со скоростью 300 бод, используя метод передачи, называемый FSK (частотная манипуляция), при котором сигнал изменяется на любую из четырех разных частот для представления цифровых 0 и 1 сигналы от обоих модемов).

При использовании FSK каждая бод (что, опять же, является изменением состояния сигнала) отправляет один бит.Для отправки бита требуется только одно изменение состояния. Таким образом скорость модема также составляет 300: 300 бод в секунду X 1 бит на бод = 300 бит / с.

Аналогично, если бы современный, работающий со скоростью 1200 бод, использовал одно изменение состояния для отправки каждого бита скорость этого современного будет равна 1200. (Нет Кстати, модемы на 1200 бод. Это только гипотетический пример.)

Теперь рассмотрим гипотетический модем со скоростью 300 бод, использующий метод модуляции, который требуется два изменения состояния для отправки одного бита или полбита на бод.Этот скорость модема будет не 300 бит / с, а 150 бит / с: 300 бод в секунду x 1/2 бод на бит = 150 бит / с.

Если посмотреть на это с другой стороны, биты в секунду также можно получить, разделив скорость передачи модема на количество изменений состояния или бод, необходимых для отправить один бит.

Реальная скорость

А теперь перейдем от гипотетического к реальности, как она существует в мир современной модуляции. Во-первых, чтобы вас не обманули, Современная скорость 1200 бод может работать со скоростью 2400 бит / с с модуляцией два бита на бод техники, помните, что я сказал, что нет модемов на 1200 бод.

Средне- и высокоскоростные модемы используют более низкие скорости передачи, чем их скорости. Вдоль при этом, однако, они используют так называемую модуляцию с несколькими состояниями. для отправки более одного бита на бод.

Например, модемы со скоростью 1200 бит / с, соответствующие стандарту Bell 212A (который включает большинство 1200-битных) модемов, используемых в США) работают на скорости 300 бод и используют метод модуляции, называемый фазовой модуляцией, который передает четыре бита на бод. Эти модемы могут работать со скоростью 1200, но не 2400 бит / с, потому что они не работают. Модемы со скоростью 1200 бод; они используют скорость передачи 300 бод.Итак, 300 бод X 4 бита на бод = 1200 бит / с или 300 бод = 1200 бит / с X 1/4 бода на бит.

Аналогично модемы со скоростью 2400 бит / с, соответствующие рекомендации CCITT V.22 (который включает практически все модемы со скоростью 2400 бит / с) фактически используют скорость передачи 600 бод. когда они работают на скорости 2400 бит / с. Для достижения скорости 2400 бит / с они используют метод модуляции, который передает четыре бита на бод: 600 бод X 4 бита на бод = 2400 бит / с или 600 бод = 2400 бит / с X 1/4 бода на бит.

Таким образом, модем со скоростью 1200 бит / с не является модемом со скоростью 1200 бод, а модем со скоростью 2400 бит / с не является модемом. Модем со скоростью 2400 бод.

Теперь посмотрим на модемы со скоростью 9600 бит / с. Большинство из них работают на скорости 2400 бод, но (опять же) используйте метод модуляции, который дает четыре бита на бод. Таким образом: 2400 бод X 4 бита на бод = 9600 бит / с или 2400 бод = 9600 бит / с X 1/4 бода на кусочек.

символов в секунду

Обычно сокращается cps, символов в секунду – это количество символов. (буквы, цифры, пробелы, символы или управляющие или другие 8-битные символы) передается современным за одну секунду.

Cps часто является конечным результатом оценки скорости передачи данных. это безусловно, более эффективный способ думать о передаче текстовых данных, чем бод или битрейт.

Определить скорость передачи в секунду просто: просто разделите скорость передачи на количество биты, отправленные для каждого символа. Вы, конечно, должны учитывать не только семь или восемь битов, составляющих двоичную цифру каждого символа. Фактически, столько же поскольку во время передачи ASCII для каждого символа может передаваться десять битов, используются ли семь или восемь битов данных.

Это связано с тем, что передающий компьютер добавляет биты, отмечающие начало и конец каждого символа (называемые стартовыми и стоповыми битами).Кроме того, система обычно добавляет бит четности при передаче 7-битного кода ASCII. (Компьютеры последовательный порт заботится о добавлении лишних битов, а также об их удалении на принимающем конце.)

Итак, при асинхронной передаче данных количество битов на символ равно обычно 10 (либо семь бит данных плюс бит четности, стартовый бит и стоп бит или восемь бит данных плюс стартовый бит и стоповый бит). Таким образом, используя 10 бит за слово:

300 бит / с = 30 символов в секунду 1200 бит / с = 120 символов в секунду 2400 бит / с = 240 символов в секунду

Общие скорости

Наиболее часто используемые скорости передачи данных для коммутируемого компьютера коммуникации (включая BBS и онлайн-сервисы, такие как CompuServe, DELPHI, и GEnie) составляют 300, 1200 и 2400 бит / с.

Некоторые старые системы, особенно Telex, обмениваются данными со скоростью 110 бит / с, но они постепенно идет по пути динозавра. Модемы со скоростью 4800 и 9600 bps доступны, но в настоящее время мало онлайн-сервисов или BBS их. Однако это скоро изменится, так как стоимость высокоскоростного модема технологии падают, а спрос растет.

Супер быстрая

Модемы с еще более высокими скоростями передачи (19 200 и выше) существуют, но их нет. используется с CompuServe, GEnie, America OnLine и большинством других систем коммутируемого доступа; 9600 бит / с обычно считается верхним пределом для асинхронных данных. передача по телефонным линиям голосового качества.

В настоящее время для использования более высоких скоростей передачи требуются специальные выделенные линии. кондиционированные (т. е. линии защищены от внешних помех) а также дорогостоящее оборудование для модуляции и передачи.

бит, бод и полоса пропускания

Обзор

Изучение телекоммуникаций охватывает широкий спектр технологий и концепций.Следовательно, как и следовало ожидать, он также содержит огромное количество технического жаргона, значение которого часто может варьироваться в зависимости от контекста. Это особенно верно, когда речь идет о вопросе, который часто волнует многих конечных пользователей, а именно: «Какова скорость моего подключения для передачи данных?»

Рассматриваемое соединение может быть сетевым подключением на рабочем месте, домашним подключением к Интернету или подключением между смартфоном и мобильной сетью.Конечные пользователи не склонны особо задумываться об ограничениях, налагаемых оборудованием или сетями передачи данных, если они могут получить доступ к нужным им данным, когда они этого хотят, без каких-либо проблем.

С точки зрения организаций и частных лиц, ответственных за проектирование и построение телекоммуникационных сетей, производство сетей и оборудования для конечных пользователей, администрирование сетевых систем предприятия или доставку контента, критически важно понимать как возможности, так и ограничения. навязанные, доступные технологии.

В конечном счете, нам нужно задать себе два вопроса: сколько данных нам нужно для перемещения с A на B в заданный период времени, и как нам достичь необходимой емкости – желательно с учетом некоторых непредвиденных обстоятельств – чтобы позволить мы делаем так. Чтобы определить, какая емкость нам нужна для удовлетворения наших требований, нам нужно знать объем трафика данных, с которым мы будем иметь дело. Нам также необходимо знать, какие у нас есть варианты с точки зрения передачи этого трафика.

Мы не всегда можем сказать с какой-либо уверенностью, сколько данных нужно будет передавать по определенному каналу в любой момент времени, потому что это может меняться сезонно, ежемесячно, еженедельно, ежедневно или даже от одной минуты к другой, в зависимости от того, как многие пользователи используют этот канал, и какие данные отправляются и принимаются. Часто это случай обоснованного предположения, основанного на предполагаемых сценариях использования, включая оценки средней пропускной способности и наихудшие сценарии.

Когда дело доходит до оборудования или общей пропускной способности канала, здесь гораздо больше уверенности. Мы можем проконсультироваться с техническими руководствами для сетевого оборудования и оборудования конечного пользователя, чтобы определить его возможности обработки данных, и мы аналогичным образом можем проконсультироваться со спецификациями производителя, техническими описаниями или техническими характеристиками поставщика услуг, чтобы определить пропускную способность различных типов сетевого кабеля или сетевого кабеля. Интернет-соединение. Однако, чтобы интерпретировать предоставленную информацию, нам необходимо хорошо разбираться в терминологии, используемой для описания этих функций.

Двоичная цифра

Сегодня практически вся передача данных и возрастающая доля радио- и телепередач передаются в цифровом виде. Цифровые данные могут передаваться с использованием ориентированного на поток протокола , который отправляет данные в виде непрерывного потока байтов (например, потоковая передача данных в Интернете или цифровое радио и телевизионное вещание), или с использованием ориентированного на сообщения протокола , который отправляет данные дискретными порциями (например,грамм. пакеты, дейтаграммы или фреймы). Однако все отправленные данные состоят из последовательности из двоичных цифр – чаще называемых битами .

Бит – это элементарный строительный блок мира цифровых данных. Один бит может представлять одно из двух двоичных значений – ноль или один . Сам по себе бит не может передать очень много информации, но несколько битов, сгруппированных вместе, могут представлять числа, буквенно-цифровые значения, знаки пунктуации, управляющие символы и другие символы.Если мы соединим вместе достаточно битов, мы сможем представить любую информацию, включая текст, графику, сложные данные, фотографические изображения, аудиофайлы и видео. Единственное реальное ограничение – это скорость, с которой мы можем перемещать все эти биты из одного места в другое.

Монохромное цифровое изображение ниже использует один бит для представления каждого пикселя. На изображении все еще можно распознать кошку, несмотря на то, что каждый пиксель может быть только черным или белым.Общие размеры изображения составляют 540 × 400 пикселей, что дает номинальный размер файла 216 000 бит или 27 000 байт. Изображение было сохранено с использованием формата файла .gif , который использует сжатие длины прогона для уменьшения размера файла. В этом случае размер файла был уменьшен до 6960 байт.

Цифровое изображение кошки с глубиной цвета 1 бит на пиксель.

Скорость, с которой данные могут передаваться в среде передачи, конечно, будет зависеть от свойств среды передачи и способа кодирования сигнала – темы, которые мы рассмотрим более подробно в другом месте.А пока посмотрим, что на самом деле означают цифры, указанные поставщиками услуг и производителями оборудования. На момент написания, например, British Telecom предлагает ряд пакетов «Сверхбыстрого» и «Сверхбыстрого» широкополосного оптоволокна с заявленной средней скоростью загрузки от 36 Мб до 300 Мб.

Использование слова «средняя» означает, что клиенты могут ожидать, что скорость будет изменяться, что неизбежно с учетом того факта, что фактическая скорость в любой момент времени будет зависеть от спроса, при этом скорость отдельного соединения значительно ниже в часы пик.Для неволоконных услуг это также будет зависеть от области, в которой находится клиент, типа кабеля, обслуживающего эту область, и от того, как далеко дом или офис клиента находится от телефонной станции.

Однако, установив это, что на самом деле означает цифра вроде «300 Мб»? Ранее мы говорили, что последовательность битов может нести более сложную информацию, чем отдельный бит. Наименьшей связной единицей данных является двоичный октет – группа из восьми битов, обычно называемая байтом .Исторически количество битов в байте варьировалось от одной аппаратной реализации к другой, но сегодня стандарт де-факто определяет байт как группу из восьми битов. Когда мы используем термин «байт» на этих страницах, мы имеем в виду восьмибитную версию.

Количество сокращений, используемых для обозначения цифровых единиц, может вызывать недоумение. И, чтобы усложнить ситуацию, термины, которые обозначают эти сокращения, могут означать несколько разные вещи в разных контекстах.Например, в информатике кратные байты обычно определяются в терминах двоичных степеней. Возьмем, к примеру, термин «килобайт». В области информатики килобайт (вместе с другими единицами, используемыми для описания емкости цифровой памяти) выражается как , степень двойки . Таким образом, килобайт определяется как 2 ¹⁰ или 1024 байта. Таким образом, использование префикса килограмма немного вводит в заблуждение, поскольку в Международной системе единиц (СИ) килограмм префикс определяется как кратное тысяча (1000 или 10 ³).

К концу 1990-х годов Международная электротехническая комиссия (IEC) дала рекомендации по набору двоичных префиксов специально для степеней 1024. Термины kibibyte (KiB), mebibyte (MiB) и gibibyte (GiB) были введены для обозначения 1024 (2 ¹⁰), 1048576 (2 ²⁰) и 1073741824 (2 ) байтов соответственно. Префиксы SI kilo , mega и giga отныне использовались только для обозначения одной тысячи (10 ³), одного миллиона (10 ⁶) и одного миллиарда (10 ⁹) байт соответственно.

Если на этих страницах не указано иное, используемые префиксы следует интерпретировать в соответствии с их определением SI. Например, термин «килобайт» должен означать тысячу байтов, а , а не тысячу двадцать четыре байта. В следующей таблице перечислены единицы, обычно используемые для описания скоростей передачи данных:

Единицы скорости передачи данных
Единица	Сокр.	Кол-во байтов	Кол-во битов
Бит	–	–	1
Байт	–	1	8
Килобит	Кб	–	10 ³
Килобайт	КБ	10 ³	8 × 10 ³
Мегабит	Мб	–	10 ⁶
Мегабайт	МБ	10 ⁶	8 × 10 ⁶
гигабит	Гб	–	10 ⁹
гигабайт	ГБ	10 ⁹	8 × 10 ⁹
Терабит	Тб	–	10 ¹²
Терабайт	ТБ	10 ¹²	8 × 10 ¹²

Вернемся к вопросу о том, что на самом деле означает термин «300 Мб». Используя приведенную выше таблицу, мы видим, что аббревиатура «Mb» – со строчной буквой «b» в противоположность заглавной букве «B» – представляет мегабита , а не мегабайт. Следовательно, у нас есть скорость 300 мегабит или 300 миллионов бит в секунду. Чтобы получить количество байтов, которое это представляет, нам нужно разделить это число на восемь (потому что в байте восемь бит). Таким образом, средняя скорость загрузки самого быстрого широкополосного предложения BT в настоящее время составляет 37,5 миллиона байтов (или 37,5 мегабайта ) в секунду.

Такая скорость загрузки весьма впечатляет, особенно для тех из нас, кто помнит дни, когда для стандартного домашнего подключения к Интернету обязательно использовался модем 56k, а время загрузки иногда измерялось днями, но это нужно рассматривать в контексте. Спрос на онлайн-контент резко вырос за последние несколько лет, и один фильм в формате HD может занимать от 3 до 4,5 гигабайт. Двадцать лет назад на среднем ПК не было даже такого большого жесткого диска!

Битрейт vs.скорость передачи

Люди иногда путают термин битовая скорость (или скорость передачи данных , или скорость передачи данных ) со скоростью передачи бод (или символьной скоростью или скоростью передачи ). Все эти термины могут фактически обозначать одни и те же значения в зависимости от свойств линии передачи и типа используемого передатчика, но чаще всего они относятся к разным числам.

Отметим также, что термины скорость передачи сигналов и скорость передачи данных , вероятно, следует избегать, говоря о скоростях передачи, поскольку их легко спутать друг с другом и часто неправильно понимать. Мы предпочитаем термин скорость передачи (или символьная скорость ), а не скорость передачи сигналов, и скорость передачи бит , а не скорость передачи данных или скорость передачи данных. Бод назван в честь французского телеграфного инженера Жана-Мориса-Эмиля Бодо (1845–1903), который изобрел телеграфный код Бодо.

Прежде чем продолжить, давайте посмотрим на некоторые определения:

Скорость передачи (или символьная скорость) – количество символов, передаваемых в секунду.
Символ – отчетливое и определяемое состояние среды передачи, такое как уровень напряжения или форма волны, которое сохраняется в течение фиксированного периода времени.
Битрейт – общее количество бит, передаваемых в секунду.
Полная скорость передачи – также называемая скоростью цифровой сигнализации , это общее количество битов, переданных в секунду, включая служебные данные.
Чистая скорость передачи данных – общее количество битов, переданных в секунду, без учета служебных данных.

Обратите внимание, что термин битовая скорость , когда он используется сам по себе, обычно означает то же самое, что и полная битовая скорость , то есть общее количество битов, передаваемых по среде передачи в секунду, независимо от того, сколько из этих битов представляют фактические данные, и сколько используется для переноса управляющей информации (обычно называемой служебной информацией ).

Символ – это элемент сигнализации, который может быть обнаружен приемником. Передаваемые данные могут быть представлены самим символом или, как иногда бывает, переходом между двумя элементами сигнализации. В большинстве случаев сам символ используется для представления одного или нескольких битов. Количество битов, которые могут быть представлены символом, зависит от того, сколько различных символов может быть представлено используемой схемой кодирования данных.

Символы обычно представлены либо изменением напряжения на линии передачи ( сигнализация основной полосы частот ), либо изменениями фазы, частоты или амплитуды аналогового несущего сигнала (сигнализация полосы пропускания , также известная как сигнализация с модуляцией несущей ). ). Если используются два уровня сигнализации, каждый элемент будет представлять либо единицу, либо ноль; в каждом символе кодируется только один бит информации, а скорость передачи и битовая скорость одинаковы.Однако, если больше , чем два уровня сигнализации, становится возможным кодировать более одного бита на каждый элемент сигнала.

Предположим, что вместо представления одного бита на символ мы хотим представить двумя битами на символ. Сколько разных символов нам нужно? Нам нужно рассмотреть, сколько существует различных возможных перестановок для двухбитового числа:

00
01
10
11

Существует четыре возможных перестановки, поэтому нам нужно иметь возможность представлять четыре разных символа, по одному для каждой возможной комбинации двух битов.Давайте продолжим процесс, посмотрев, как мы представляем три бита на символ. Вот возможные перестановки:

000
001
010
011
100
101
110
111

Теперь существует восемь возможных перестановок, поэтому нам понадобится восемь разных символов, чтобы представить любую комбинацию из трех битов с использованием одного символа.Здесь уже появляется шаблон, заключающийся в том, что для каждого добавляемого нами дополнительного бита на символ нам нужно удвоить количество символов. Это звучит достаточно просто, но есть некоторые практические выводы, которые следует учитывать.

Чтобы отправлять необходимое количество бит на символ, нам нужен передатчик, способный генерировать необходимое количество разных символов (в виде разных уровней напряжения или форм сигналов, или чего-то еще). Нам также нужен приемник, достаточно чувствительный, чтобы различать эти символы.Кроме того, нам потребуется среда передачи, способная переносить результирующий сигнал от источника к месту назначения, сохраняя при этом достаточную целостность сигнала для его правильной интерпретации приемником.

Цифровая полоса пропускания

В отличие от полосы пропускания аналогового канала передачи, которая обычно определяется как разница между самой высокой и самой низкой частотами, которые канал может поддерживать, измеренная в герцах , цифровая полоса пропускания канала, иногда называемая скоростью передачи бит , выражается в битах в секунду или несколько выше.Большинство каналов данных сегодня поддерживают битрейты в десятки, сотни и даже тысячи мегабит в секунду.

Текущие исследования продвигаются такими темпами, что мы не решаемся называть цифры наивысшего возможного битрейта на канал в настоящее время, потому что любые цифры, которые мы даем, вероятно, будут устаревшими до того, как мы опубликуем эту статью. Достаточно сказать, что в 2018 году Национальный институт информационных и коммуникационных технологий Японии (NICT) и токийская электронная компания Fujikura Ltd .продемонстрировали оптическое волокно, способное передавать данные со скоростью 159 терабит в секунду (это 159 триллиона бит в секунду) на расстояние более тысячи километров!

Скорость передачи данных, которую большинство из нас получает при подключении к локальной сети, Интернету или мобильной сети, несколько выше, чем у пешеходов, но все же в большинстве случаев довольно высока. В следующей таблице перечислены некоторые из наиболее широко используемых типов подключения к сети и Интернету, а также указаны поддерживаемые ими теоретические максимальные скорости передачи данных.

Типичная скорость передачи данных в сети и Интернет-соединении
Тип подключения	Стандартный	Битрейт	Описание
Стандартный Ethernet	IEEE 802.3i (10BASE-T)	10 Мбит / с	Стандартный кабель Ethernet по витой паре. По-прежнему используется в некоторых локальных сетях и домашних сетях, хотя обычно был заменен на Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet	IEEE 802.3u (100BASE-TX)	100 Мбит / с	Fast Ethernet по кабелю витой пары. Обычно используется в локальных и домашних сетях с использованием медных витых пар категории 5 (Cat-5).
Гигабитный Ethernet	IEEE 802.3ab (1000BASE-T)	1 Гбит / с	Gigabit Ethernet по витой паре.Первоначально разрабатывался для использования в больших компьютерных сетях для подключения серверов, маршрутизаторов и коммутаторов. Постепенно вытесняет Fast Ethernet как наиболее широко используемый тип подключения в локальных сетях. Использует медный кабель витой пары категории 5e (Cat-5e).
Wi-Fi	IEEE 802.11n	600 Мбит / с	Беспроводные сетевые соединения часто используются в домашних сетях. Они также используются для обеспечения беспроводного сетевого подключения в офисах и в общественном транспорте, а также в общественных местах, таких как больницы, школы, университеты, аэропорты и рестораны. Большинство стандартов IEEE 802.11 работают на расстояниях до 30 метров, хотя скорость передачи данных имеет тенденцию падать с увеличением расстояния. Стандарт IEEE 802.11n (иногда называемый WiFi 4) использует частоты в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. IEEE 802.11n – не самое быстрое доступное в настоящее время соединение Wi-Fi, но оно (на момент написания) наиболее широко применяемое. Он также (необязательно) обратно совместим с более ранними реализациями.
Набор номера	ITU-T V90 / V92	56 кбит / с	Коммутируемое Интернет-соединение по аналоговым телефонным линиям с использованием модема 56k.По-прежнему используется в некоторых сельских районах, где нет широкополосного доступа.
ISDN	ISDN BRI	128 кбит / с	Интерфейс базовой скорости цифровых сетей с интеграцией служб. Обеспечивает 64-битный цифровой голосовой канал и 64-битное подключение к Интернету. Когда-то широко использовался в Германии, Франции и, в меньшей степени, в Великобритании для предоставления цифровой телефонии, факсимильных услуг и доступа в Интернет по аналоговым телефонным линиям.В этих областях ISDN в основном заменена технологией Digital Subscriber Line (DSL).
Мобильный Интернет	4 г	300 Мбит / с	Мобильный Интернет четвертого поколения. Мобильное соединение 4g в настоящее время является самым быстрым мобильным подключением к Интернету, доступным для большинства пользователей, хотя внедрение мобильных сетей 5g продолжается.
ADSL2 / 2 +	ITU G.992.3 / G.992.5	12 Мбит / с / 24 Мбит / с	Асимметричная цифровая абонентская линия. Технология цифровой абонентской линии (DSL), которая обеспечивает широкополосный доступ в Интернет по аналоговой телефонной линии с использованием диапазона частот выше частот, используемых для стандартной телефонии. Битрейт , асимметричный (скорость загрузки данных намного выше, чем скорость загрузки данных). Фильтр DSL (или разветвитель ) используется в помещении потребителя для разделения цифровых данных и стандартных голосовых сигналов.Модем / маршрутизатор ADSL обеспечивает интерфейс между фильтром DSL и устройствами конечного пользователя. Установки ограничиваются помещениями в относительно непосредственной близости от телефонной станции (обычно 4 километра или меньше).
Кабель широкополосный	DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification)	20-100 Мбит / с	Кабельный доступ в Интернет. Использует инфраструктуру кабельного телевидения для предоставления доступа в Интернет потребителям.Кабельный модем в помещении клиента обеспечивает интерфейс между входящим подключением и устройствами конечного пользователя. Коаксиальный кабель соединяет помещение клиента с оконечной системой кабельного модема (CMTS) поставщика услуг на расстоянии до 160 километров. Большинство кабельных модемов ограничивают скорость загрузки и выгрузки ограничениями, установленными поставщиком кабельного телевидения и хранящимися в файлах конфигурации, которые загружаются в модем при его первом подключении к оборудованию поставщика кабельного телевидения.Обычно несколько пользователей в одном жилом районе совместно используют доступную пропускную способность для этого района. Операторы кабельного телевидения должны отслеживать модели использования и, при необходимости, регулировать уровень доступной полосы пропускания, чтобы гарантировать, что клиенты получают адекватное обслуживание в часы пик.
Волокно к шкафу	FTTC / VDSL	40-80 Мбит / с	A Мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM) размещается в уличном шкафу в непосредственной близости от помещения конечного пользователя и подключается к телефонной станции через высокоскоростной оптоволоконный кабель, эффективно перемещая телефонное оборудование намного ближе пользователю. Соединение между шкафом и домом или помещением абонента использует технологию высокоскоростной цифровой абонентской линии (VDSL) по существующей медной витой паре. Хотя скорость доступа намного выше, чем у ADSL, скорость доступа по-прежнему зависит от расстояния между шкафом и домом или помещениями абонента.
Волоконно до помещения	FTTP	100-1000 Мбит / с	Высокоскоростное оптическое волокно соединяет дом или помещение абонента с телефонной станцией, исключая медный кабель, традиционно используемый в абонентском шлейфе (или «последней миле»).На скорость соединения не влияет расстояние между домом или помещением абонента и телефонной станцией. Волоконно-оптический кабель от станции обычно заканчивается оптоволоконным модемом в помещении абонента, который подключен к широкополосному маршрутизатору через соединение Ethernet.

Следует отметить, что указанные выше скорости передачи данных являются теоретически достижимыми максимальными скоростями передачи данных.Фактический общий битрейт может быть значительно ниже, в зависимости от различных факторов. Это особенно верно для подключений к Интернету, где полоса пропускания может быть разделена между несколькими конечными пользователями (как при кабельном доступе в Интернет), для широкополосных подключений к Интернету, в которых используются медные кабели витой пары в абонентском шлейфе, где расстояние от коммутатора (в случае DSL) или шкафа (в случае FTTC) будет иметь значение, а для мобильных подключений к Интернету существенное влияние будут иметь как расстояние от точки доступа, так и факторы окружающей среды.

Независимо от типа используемого канала, средняя скорость передачи данных будет значительно ниже, чем средняя полная скорость передачи данных. Это связано с тем, что передаваемые данные будут включать в себя данные сигнализации и управления (известные как служебные данные протокола ), необходимые для обеспечения того, чтобы данные достигли правильного места назначения, и что полученные данные являются полными и безошибочными.

Цифровую полосу пропускания можно сравнить со скоростью, с которой вода течет по трубе, где диаметр трубы аналогичен цифровой полосе пропускания канала.Вместо литров в секунду мы измеряем последовательность данных в тысячах миллионов бит в секунду. Максимальный объем данных, который может быть передан по сети или Интернет-соединению в единицу времени, представляет собой максимальную пропускную способность этого соединения, точно так же, как максимальное количество воды, протекающей по трубе, представляет ее максимальный расход.

Схема ниже представляет эту аналогию. Диаметр каждой «трубы» пропорционален максимальному битрейту, достигаемому в различных типах сети и подключении к Интернету.Обратите внимание, что все показанные битрейты являются теоретическими максимальными значениями . Фактические достигнутые скорости будут значительно ниже, особенно в случае коммутируемого доступа, ADSL, мобильного широкополосного подключения к Интернету и Wi-Fi, когда расстояние между помещениями абонента и телефонной станцией или между беспроводным передатчиком и приемником будет незначительным. важный фактор в определении фактических достигнутых скоростей передачи данных.

Сравнительные максимальные битрейты различных типов подключения к сети и Интернету

В июле 2004 г. журнал IEEE Spectrum Magazine опубликовал статью, в которой цитировался новый закон, касающийся цифровой пропускной способности, который, как полагают, впервые был предложен Филом Эдхольмом , который в то время был главным техническим директором и вице-президентом предприятия сетевой архитектуры для ныне несуществующей корпорации Nortel Networks.Эдхольм описывает три типа полосы пропускания электросвязи – фиксированная проводная полоса пропускания , бродящая полоса пропускания (полоса пропускания, используемая людьми, перемещающимися между точками беспроводного доступа) и полоса пропускания мобильной беспроводной связи .
Закон Эдхольма гласит, что эти три типа полосы пропускания увеличиваются с одинаковой экспоненциальной скоростью, примерно пропорционально друг другу (а также сходятся, поскольку технология беспроводной сети постепенно догоняет проводные сети).Согласно закону Эдхольма, как общая емкость, так и скорость передачи данных для каждого типа полосы пропускания будут удваиваться каждые восемнадцать месяцев. Соответствующая информация о пропускной способности и скорости передачи данных за последние четыре десятилетия, по-видимому, поддерживает эту оценку.
Аналоговая полоса пропускания
В общих чертах, аналоговая полоса пропускания – это разница между самой высокой и самой низкой частотой, поддерживаемой средой передачи, разницей между верхней и нижней границей частот канала связи или разницей между самой высокой и самой низкой частотой, содержащейся в передаваемом сигнал, измеряемый в герцах.Термин аналог в этом контексте не означает, что передаваемые сигналы являются аналоговыми сигналами (хотя они могут быть). Фактически, практически все передаваемые сигналы, аналоговые или цифровые, будут занимать полосу частот с ненулевой шириной.
Аналоговая телефонная сеть является хорошим примером канала связи, для которого была искусственно ограничена пропускная способность. Большинство абонентских шлейфов в коммутируемой телефонной сети общего пользования по-прежнему состоят из медных витых пар, по которым аналоговые речевые сигналы передаются в виде постоянно меняющегося напряжения.
Частоты человеческого голоса колеблются от примерно 100 Гц на нижнем уровне до 20 кГц на верхнем, хотя различные тесты показали, что человеческое ухо не может обнаруживать частоты выше примерно 12 кГц. Действительно, частоты, к которым человеческое ухо наиболее чувствительно, сосредоточены в диапазоне частот от 300 Гц до 3 кГц. Следовательно, диапазон частот, используемых для аналоговой голосовой телефонии, имеет нижнюю границу 300 Гц и верхнюю границу 3.4 кГц – общая полоса пропускания 3,1 кГц.
Используемые для телефонии витые пары медных проводов фактически поддерживают гораздо более высокие частоты, поэтому их можно использовать для передачи сигналов ADSL. Стандартные ADSL и ADSL2, например, используют диапазон частот от 25,875 кГц до 138 кГц для восходящего трафика и диапазон от 138 кГц до 1,104 МГц для нисходящего трафика. Мультиплексирование с частотным разделением используется для разделения полосы пропускания на отдельные каналы, каждый из которых имеет полосу пропускания 4.3125 кГц, что дает 26 восходящих каналов и 224 нисходящих канала.

Распределение полосы пропускания ADSL и ADSL2

Для ADSL2 + общая выделенная полоса пропускания удваивается до 2,208 МГц. Есть 32 дополнительных восходящих канала, занимающих частотный диапазон от 138 кГц до 276 кГц, и 448 нисходящих каналов, которые занимают оставшуюся часть распределения полосы пропускания (от 276 кГц до 2.208 МГц). Каждый канал в полосе частот ADSL используется аналогично тому, как полоса частот (около) 4 кГц, обычно зарезервированная для голосовой телефонии, используется для коммутируемых соединений.
Каждый канал ADSL теоретически может передавать до 56 кбит / с в секунду, что дает потенциальную максимальную скорость нисходящего потока чуть более 25 Мбит / с. На практике это редко, если вообще когда-либо, достигается, потому что сигналы затухают (ослабевают) по мере увеличения расстояния между абонентом и местной телефонной станцией, что означает, что они становятся более восприимчивыми к шуму.Кроме того, некоторые частоты более восприимчивы к шуму, чем другие, особенно в верхнем диапазоне частотного диапазона, поэтому некоторые каналы будут использоваться с более низким битрейтом, чем другие (или могут не использоваться вообще).
Емкость канала
Выше мы видели, что для ADSL каждый отдельный канал имеет одинаковую аналоговую полосу пропускания, и один и тот же объем данных может (потенциально) передаваться по каждому каналу.Это подчеркивает основополагающий принцип электросвязи, заключающийся в том, что объем информации, который может быть передан по заданному каналу, пропорционален аналоговой полосе пропускания этого канала, независимо от используемых фактических частот.
Этот принцип воплощен в законе Хартли , названном в честь американского теоретика информации Ральфа В. Р. Хартли (1888-1970), который впервые предложил его, работая в Bell Laboratories.В своей статье 1928 года «Передача информации» Хартли заявил, что «общий объем информации, который может быть передан, пропорционален передаваемому частотному диапазону и времени передачи».
Закон Хартли не полностью описывает поведение канала с фиксированной полосой пропускания, потому что он не принимает во внимание такие факторы, как шум, но он вместе с работой Найквиста (см. Ниже) лег в основу более полной теории информация и передача сформулированы американским математиком и инженером-электриком Клодом Шенноном (1916-2001), чья знаменательная статья по этому вопросу «Математическая теория коммуникации» была опубликована в 1948 году (мы рассмотрим работу Шеннона в области телекоммуникаций в другом месте в этом разделе).
В 1927 году шведско-американский инженер-электронщик Гарри Найквист (1889-1976) определил, что максимальное количество независимых импульсов, которые могут быть отправлены по телеграфному каналу в единицу времени, равно удвоенной аналоговой полосе пропускания канала. Математически эту идею можно выразить так:
f _{и шпилька для волос} ≤ 2 B
где f _{& hairsp; p} – максимальное количество импульсов в секунду, а B – полоса пропускания в герцах.Величина 2 B позже станет известна как коэффициент Найквиста . Найквист опубликовал свои выводы в своей статье 1928 года «Некоторые вопросы теории передачи телеграфа» .
Работа Хартли была сосредоточена на количественной оценке количества различных уровней напряжения, при которых импульсы могли передаваться по заданному каналу. Он рассудил, что это должно зависеть, по крайней мере частично, от способности приемника различать разные уровни напряжения (т.е. чувствительность приемника) и динамический диапазон принятого сигнала (в данном контексте диапазон напряжений, который приемник может фактически обнаружить).
Хартли утверждает, что каждый отдельный уровень напряжения может передавать различное сообщение . Если динамический диапазон передаваемого сигнала ограничен до ± A вольт, а чувствительность приемника составляет ± V вольт, то максимальное количество уникальных сообщений M определяется по формуле:
Как вы, вероятно, понимаете, «сообщения» Хартли приравниваются к сигнальным символам и, как мы видели ранее в этой статье, количество битов, которые мы можем закодировать на символ, зависит от количества различных символов, которые мы можем передать, что, в свою очередь, зависит от количество различных уровней сигнала , которые мы можем сгенерировать.Для однобитового сообщения нам нужны два сигнальных символа; для двухбитового сообщения нам нужно четыре сигнальных символа; для трех бит нам нужно восемь символов и так далее. Максимальная линейная скорость Хартли (или скорость передачи данных ) R , таким образом, может быть выражена как:
R = f _{& hairsp; p} log _{& hairsp; 2} ( M )
где f _{& hairsp; p} – это частота Найквиста (или частота импульсов или символьная скорость или бод ).
Как мы видели выше, Найквист уже установил, что количество импульсов, которые можно передать по каналу, вдвое превышает аналоговую полосу пропускания в герцах. Таким образом, Хартли смог объединить свою формулу с формулой Найквиста, чтобы получить новую формулу, дающую максимальную скорость передачи данных, основанную на полосе пропускания канала:
R ≤ 2 B бревно _{и шпилька 2} ( M )
Формула Хартли не учитывает такие факторы, как шум, но правильно указывает, что скорость передачи данных, достижимая для данного канала, будет пропорциональна аналоговой полосе пропускания канала.Это также является основой для более поздних работ Клода Шеннона.
Полоса пропускания основной полосы частот

Полоса пропускания сигнала обычно попадает в одну из двух категорий – baseband или passband . В сигнале основной полосы частот используемые частоты совпадают с частотами самой информации. Например, частоты, используемые в локальном контуре коммутируемой телефонной сети общего пользования для аналоговых речевых сигналов (300–3400 Гц), являются фактическими частотами, производимыми человеческим голосом.Полоса пропускания сигнала основной полосы частот обычно считается равной наивысшей частоте в этом сигнале.

Проводные локальные сети также используют сигнализацию основной полосы частот для передачи цифровой информации, поэтому большинство стандартов Ethernet (10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-X и т. Д.) Включают слово BASE. Основная частота сигнала Ethernet соответствует символьной скорости, используемой для передачи цифровой информации по одной медной витой паре или оптоволоконному каналу (в свое время мы расширим значение термина основная частота ).

В простейшей форме цифровой сигнализации основной полосы частот (иногда называемой строковым кодированием ) используется схема униполярного кодирования , в которой двоичная единица представлена положительным напряжением, а двоичный ноль представлен отсутствием напряжения. Этот вид схемы кодирования аналогичен двухпозиционной манипуляции – простой форме амплитудной манипуляции (ASK), в которой цифровые данные представлены наличием или отсутствием несущей синусоидальной волны.

Простое униполярное двоичное кодирование

На приведенной выше диаграмме показана последовательность битов, закодированная с использованием схемы униполярного кодирования без возврата к нулю (NRZ), называемой так потому, что напряжение не возвращается к нулю в середине битового периода, как в некоторых других схемах кодирования. . Это фактически означает, что за каждый такт может передаваться два бита.Двоичная единица представлена прямоугольным импульсом, а двоичный ноль – отсутствием такого импульса.

Это очень простая схема кодирования, позволяющая эффективно использовать доступную полосу пропускания, но у нее есть несколько серьезных недостатков. Униполярный сигнал неизбежно приводит к значительной составляющей постоянного тока, которая может привести к искажению сигнала на приемнике. Это также может привести к потере энергии в линии передачи, поскольку наличие постоянного тока вызывает нагрев проводов.Другая проблема заключается в том, что в сигнале также отсутствует встроенный механизм синхронизации, поэтому длинные последовательности единиц или нулей могут привести к потере синхронизации между передатчиком и приемником.

Проблема составляющей постоянного тока может быть, по крайней мере, частично решена с помощью схемы биполярного кодирования, в которой (например) двоичная единица представлена положительным напряжением, а двоичный ноль – отрицательным напряжением. Если единиц больше, чем нулей (или наоборот), может быть небольшая составляющая постоянного тока, но общая составляющая постоянного тока значительно уменьшается.

Проблема синхронизации может быть решена путем возврата сигнала к нулю вольт после передачи каждого бита. Это означает, что будет гарантированный переход, либо от положительного напряжения к нулю, либо от отрицательного напряжения к нулю) после передачи каждого бита. Этот переход может быть обнаружен приемником, который использует его как тактовый сигнал. Обратной стороной является то, что в течение каждого тактового цикла может передаваться только один бит, поэтому использование доступной полосы пропускания только наполовину менее эффективно, чем при униполярном кодировании NRZ.

Биполярное двоичное кодирование с возвратом к нулю (RZ)

Еще одна вещь, которую следует учитывать здесь в контексте ширины полосы сигнала, – это диапазон частот, который должен поддерживаться каналом, который должен передавать сигнал. Две схемы линейного кодирования, которые мы видели до сих пор, используют прямоугольные импульсы для представления двоичных цифр. Прямоугольный импульс является идеальной формой для представления двоичной цифры, потому что приемник производит выборку сигнала в середине каждого битового времени (для схем кодирования NRZ это будет в середине каждого тактового цикла, а для схем кодирования RZ это будет в середине первой половины каждого тактового цикла).

Таким образом, прямоугольный импульс дает наилучшую возможность приемнику различать двоичную единицу и двоичный ноль и, таким образом, правильно интерпретировать входящий сигнал. К сожалению, создание и передача такого импульса оказывается довольно сложной задачей. Фактически, физически невозможно создать прямоугольную форму волны абсолютно , потому что для этого потребуется бесконечный диапазон частот, который должен присутствовать в сигнале, – но мы можем создать импульс, который составляет почти квадратов (и, следовательно, достаточно хорошо ) с использованием относительно небольшого количества частот.

Прямоугольные импульсы не встречаются в природе, но французский ученый Жан Батист Жозеф Фурье (1768-1830) смог продемонстрировать, что, комбинируя несколько синусоидальных волн, каждая с разной частотой и амплитудой, можно создавать более сложные формы волны, одна из которых хорошо аппроксимирует прямоугольную волну.

Частота прямоугольной волны, которую мы хотим создать, называется основной частотой (мы упоминали этот термин ранее).Фурье показал, что, взяв синусоидальную волну с той же частотой, что и требуемая прямоугольная волна, и затем добавив к ней последовательные гармоники с нечетными номерами , можно аппроксимировать прямоугольную волну.

Гармоника представляет собой синусоидальную волну с частотой, которая является целым числом , кратным основной частоты. Сложив вместе основную, третью и пятую гармоники, мы можем получить форму волны, которая является разумным приближением прямоугольной волны.Обратите внимание, что амплитуда каждой гармоники, как пропорция амплитуды основной гармоники, приблизительно равна , инверсии ее номера гармоники . На приведенной ниже диаграмме показаны эти три синусоидальные волны по отдельности, занимающие один и тот же период времени.

Основная, 3-я и 5-я гармоники

Если мы передадим эти три синусоидальных сигнала одновременно на физический носитель, они сложатся вместе, чтобы получить новую форму волны, которая приближается к прямоугольной волне, как показано на изображении ниже.Поскольку для создания «идеальной» прямоугольной волны потребуется бесконечное количество нечетных гармоник, и поскольку никакая передающая среда не способна поддерживать бесконечный диапазон частот, приближение – лучшее, на что мы можем надеяться.

Основная и некоторое количество нечетных гармоник могут быть использованы для аппроксимации прямоугольной волны.

Степень, с которой мы можем аппроксимировать прямоугольную волну на данном канале, будет во многом зависеть от мощности передаваемого сигнала и того, насколько «шумным» является канал. Тепловой шум (электронный шум, создаваемый тепловым возбуждением электронов) присутствует во всех проводящих проводах и влияет на все частоты. Если уровень мощности шума на определенной частоте больше, чем мощность передачи для этой частоты, приемник не сможет его обнаружить.

Помните также, что электрические сигналы затухают (становятся слабее) по мере прохождения по проводу, в то время как уровень теплового шума остается более или менее постоянным по всей длине провода.Степень ослабления сигнала зависит от его частоты; чем выше частота, тем она более восприимчива к эффектам затухания.

В какой-то момент добавление гармонических частот к сигналу для лучшего приближения прямоугольной волны становится непродуктивным, потому что к тому времени, когда сигнал достигнет приемника, мощность сигнала для этих частот упадет ниже «минимального уровня шума» канала. Более подробное обсуждение эффектов шума будет предпринято в другом месте.На данный момент вы должны просто знать, что реальные цифровые сигналы лишь отдаленно напоминают серию аккуратно нарисованных прямоугольных импульсов, которые вы видите на диаграммах.

До сих пор мы рассматривали форму волны сложной волны (в данном случае прямоугольной волны), которая может отображаться на осциллографе , который отображает амплитуду волны как функцию времени . Другими словами, мы рассмотрели эти формы сигналов во временной области .Мы также можем посмотреть на форму волны с помощью анализатора спектра , который отображает амплитуду и частоту каждой синусоидальной волны, используемой для генерации сложной формы волны. Глядя на ту же прямоугольную волну, проиллюстрированную выше, в частотной области (и игнорируя шум), мы увидим что-то вроде изображения ниже.

Вид прямоугольной волны в частотной области, содержащей основную, 3-ю и 5-ю гармоники

Более сложные схемы сигнализации используют такие методы, как амплитудно-импульсная модуляция (PAM) для генерации прямоугольных импульсов на разных уровнях напряжения, позволяя представить более одной двоичной цифры в каждом импульсе и более эффективно использовать доступную полосу пропускания (это вид сигнализации, используемый в 100BASE-TX и 1000BASE-T Ethernet).

Двоичные цифры также могут быть представлены переходом между двумя уровнями напряжения. Стандарт Ethernet 10BASE-T (10 Мбит / с) использует форму манчестерской кодировки , в которой двоичная единица представлена переходом от -1 вольт к +1 вольт, а двоичный ноль представлен противоположным переходом, т. Е. Из +1 вольт до -1 вольт. Схема ниже иллюстрирует принцип:

Манчестерское кодирование, используемое в 10BASE-T Ethernet (IEEE 802.3i)

Манчестерское кодирование – это, по сути, биполярная схема кодирования NRZ, которая использует форму модуляции, называемую фазовой манипуляцией , (PSK), которая позволяет изменять направление перехода напряжения по мере необходимости. Поскольку гарантируется, что в середине каждого тактового цикла будет переход, приемник может использовать переход для синхронизации с часами передатчика. Таким образом, говорят, что сигнал самосинхронизируется , потому что тактовый сигнал встроен в сам линейный код.

Как и в случае со схемами линейного кодирования, которые мы рассмотрели ранее, форма сигнала, полученная при манчестерском кодировании, не очень похожа на идеализированное схематическое представление. Фактически, поскольку двоичные цифры представлены переходом напряжения , а не конкретным уровнем напряжения, основная форма волны является по существу синусоидальной. Если бы мы с помощью осциллографа посмотрели, как напряжение сигнала Ethernet 10BASE-T изменяется во времени, мы, вероятно, увидели бы что-то вроде следующего:

Цифровой сигнал в манчестерской кодировке, видимый на осциллографе.

Сигнал, который вы увидите на осциллографе, может быть не таким «чистым», как сигнал, который мы здесь нарисовали, но иллюстрация все же дает вам довольно хорошее представление о том, как он будет выглядеть.Каждое горизонтальное деление на экране нашего осциллографа соответствует 500 милливольт, поэтому сигнал имеет положительный пик при плюс один вольт и отрицательный пик при минус одном вольт. Каждое вертикальное деление представляет собой интервал времени в 100 наносекунд. Поскольку наносекунда составляет одну тысячную миллионную долю секунды, каждое деление представляет одну десятимиллионную долю секунды. Так и должно быть, поскольку стандарт 10BASE-T Ethernet имеет полную скорость передачи данных 10 Мбит / с.

Предположим, что сигнал дискретизируется каждые 100 наносекунд.Мы можем считывать двоичные цифры в соответствии с направлением (то есть вверх или вниз), в котором происходит переход напряжения в конце каждого интервала 100 нс, начиная с маркера 100 наносекунд и заканчивая маркером 1600 наносекунд. Первые два перехода идут от низкого к высокому, поэтому мы начинаем с двух двоичных. Следующий переход от высокого к низкому – двоичный ноль. Вот полная последовательность:

Переходы напряжения с интервалами 100 нс представляют собой двоичные цифры

Чтобы изменить символ сигнализации (т.е. чтобы выполнить изменение с двоичной единицы на двоичный ноль или наоборот), переход в конце интервала 100 наносекунд должен изменить направление с низкого на высокий (или с высокого на низкий) на высокий к низкому (или по возрастанию). Это означает, что сигнал должен быть сдвинут по фазе на на через π радиан (180 градусов).

С точки зрения полосы пропускания, ширина полосы основной полосы частот сигнала составляет 10 МГц, потому что мы эффективно модулируем синусоидальную несущую для генерации линейного кода.Никаких более высокочастотных сигналов не требуется, потому что, когда приемник дискретизирует сигнал, ему нужно только определить, происходит ли переход, и если да, то в каком направлении.

Манчестерское кодирование не использовалось для 100BASE-TX, в основном по историческим причинам. Проще говоря, широко распространенный кабель неэкранированной витой пары категории 5 (CAT 5 UTP), установленный в большинстве сетей при разработке этой технологии, не был рассчитан на использование более высоких частот.С другой стороны, относительно низкие требования к полосе пропускания 10BASE-T означают, что его также можно использовать с кабелями категории 4 (с номинальной частотой до 20 МГц) и даже с кабелями категории 3 (с номинальной частотой до 16 МГц).

Полоса пропускания

Почти все источники информации генерируют сигналы основной полосы частот, и почти все проводные локальные сети используют сигнализацию основной полосы частот, поскольку задействованные относительно низкие частоты менее подвержены затуханию.В большинстве случаев нет необходимости применять фильтр полосы пропускания, потому что вся полоса пропускания канала предназначена для одного сигнала. Сигнал основной полосы частот может содержать любую частоту вплоть до максимальной частоты, поддерживаемой каналом, потому что, в отличие от различных форм беспроводной передачи, для передачи и приема сигналов не требуются антенны.

Частота – – важный фактор в беспроводной связи, потому что размер антенны, необходимой для передачи сигнала , увеличивается с длиной волны , которая обратно пропорциональна частоте сигнала.Например, антенна, способная передавать радиосигнал 10 МГц, будет иметь длину не менее 7,5 метров! Таким образом, относительно низкочастотные сигналы, несущие информацию, такую как аудио и видео, и даже сетевые данные, не подходят для беспроводной передачи. Чтобы передавать эту информацию по беспроводной сети, она должна быть модулирована на высокочастотную несущую волну – вот где используется сигнализация полосы пропускания .

Сигнализация в полосе пропускания по существу включает в себя выбор какого-либо сигнала основной полосы частот и использование этого сигнала для модуляции высокочастотной несущей волны путем изменения ее амплитуды, частоты или фазы.Например, AM и FM-радио используют амплитудную модуляцию и частотную модуляцию соответственно для наложения звуковых сигналов основной полосы частот на несущую радиочастотную волну.

Хотя сама несущая волна генерируется с постоянной частотой, , модулируя несущую волну (и это верно независимо от типа используемой модуляции ), будет генерировать частоты сигнала выше и ниже частоты несущей волны, или Центральная частота ( f _{& hairsp; center}).Эти два набора частот обычно называют боковыми полосами , потому что они простираются по обе стороны от центральной частоты. Однако не все эти частоты полезны или даже желательны.

Необходимо передавать только те частоты, которые фактически играют определенную роль в передаче информации, содержащейся в сигнале основной полосы частот, используемом для модуляции несущей. С этой целью используется фильтр (обычно называемый полосовым фильтром ) для удаления нежелательных частот из модулированного сигнала перед его передачей.

Самые высокие и самые низкие частоты ( f _{& hairsp; H} и f _{& hairsp; L}), разрешенные для пропускания через полосовой фильтр по обе стороны от центральной частоты, известны как верхняя и нижняя частоты среза. . Полоса пропускания результирующего сигнала – это разница между верхней и нижней частотами среза. В некоторых текстах сигнал, который входит в полосовой фильтр, называется сигналом полосы пропускания , тогда как сигнал, который выходит из фильтра, называется полосовым сигналом или иногда просто сигналом с ограниченной полосой пропускания .

Полосовой фильтр ограничивает диапазон передаваемых частот

На приведенной выше диаграмме показано влияние типичного полосового фильтра на сигнал полосы пропускания. Основная функция полосового фильтра состоит в том, чтобы разрешить прохождение всех частот в определенном диапазоне (полоса пропускания ) и отклонить ( ослабить ) любые частоты за пределами этого диапазона.Идеальный полосовой фильтр позволил бы всем частотам сигнала между верхней и нижней частотами среза проходить через него на некотором максимальном уровне мощности и полностью ослаблять все частоты по обе стороны полосы пропускания. На практике это невозможно.

Сами частоты среза обычно (хотя и не всегда) выбираются как верхняя и нижняя частоты, при которых мощность сигнала падает ниже пятидесяти процентов мощности на центральной частоте.Эта цифра, хотя и выбрана несколько произвольно, считается точкой, в которой сигнал перестает иметь достаточную мощность, чтобы быть полезным. Как видно из диаграммы, верхняя и нижняя частоты среза фильтра возникают в точках по обе стороны от центральной частоты, где сигнал имеет усиление -3 дБ, что соответствует падению мощности на пятьдесят процентов.

Фильтр не ослабляет частоты по обе стороны от точек отсечки полностью, но есть довольно резкий «спад» мощности сигнала, который обычно выражается в дБ на октаву (октава – это двойная величина увеличение частоты).Крутизна спада зависит от типа используемого полосового фильтра, но общая цель состоит в том, чтобы сделать спад как можно более крутым без ущерба для качества самого полосового сигнала. Диапазон частот, в котором происходит спад по обе стороны полосы пропускания, называется полосой заграждения .

Полосовые фильтры используются как в передатчиках, так и в приемниках. Полосовой фильтр в передатчике предназначен для того, чтобы передаваемый сигнал не мешал сигналам, передаваемым другими станциями по соседним каналам.Полосовой фильтр в приемнике принимает сигналы, содержащие указанный диапазон частот, и отфильтровывает нежелательные сигналы, предотвращая перегрузку приемника и улучшая отношение сигнал / шум декодируемого сигнала.

Распределение полосы пропускания

Сигналы полосы пропускания неизменно совместно используют среду передачи с другими сигналами полосы пропускания. Это верно независимо от того, передаются ли они по управляемой среде, такой как коаксиальный кабель (это так, например, с кабельным телевидением и услугами кабельного Интернета, которые часто используют один и тот же кабель) или по неуправляемой среде, такой как спутниковая или микроволновая связь. .В мобильных сетях, например, доступная полоса пропускания часто должна быть разделена между сотнями или даже тысячами пользователей на относительно небольшой территории.

Когда несколько сигналов отправляются по управляемой среде, такой как коаксиальный кабель или оптическое волокно, используется некоторая форма мультиплексирования, чтобы гарантировать, что каждый сигнал имеет свой собственный канал. Для оптического волокна это принимает форму либо мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), либо мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM).Для передачи нескольких сигналов по коаксиальному кабелю используется мультиплексирование с частотным разделением (FDM), в котором доступная полоса пропускания подразделяется на несколько неперекрывающихся каналов, каждый из которых использует свой диапазон частот.

Беспроводная связь сталкивается с гораздо более серьезными проблемами, чем связь по управляемым носителям, потому что она гораздо более восприимчива к помехам и шумам. Кроме того, существует ожесточенная конкуренция за пропускную способность беспроводной сети.Чтобы обеспечить непрерывность обслуживания и снизить вероятность создания помех друг другу при беспроводной передаче, необходимо строго контролировать распределение полосы пропускания беспроводной связи.

Различные части электромагнитного спектра были выделены для таких приложений, как службы теле- и радиовещания, спутниковая связь, мобильная телефония, аварийные службы, морская связь, управление воздушным движением и военное использование.Для радиолюбителей и любителей электроники даже выделены специальные полосы частот!

В Европе, хотя регулирующий орган каждой страны вносит определенный вклад в этот процесс, общая ответственность за координацию распределения частот лежит на Комитете по электронной связи (ECC), который является частью Европейской конференции администраций почты и электросвязи (CEPT – из французской версии Европейская конференция администраций почты и телекоммуникаций ).В Соединенных Штатах за распределение частот отвечает Национальное управление по телекоммуникациям и информации (NTIA) и Федеральная комиссия по связи (FCC).

Распределение частот в Великобритании регулируется органом Office of Communications (Ofcom). Ofcom является утвержденным правительством регулирующим и антимонопольным органом для вещательной, телекоммуникационной и почтовой отраслей Соединенного Королевства.Согласно их сайту, они

«… регулируют секторы телевидения, радио и видео по запросу, фиксированную связь, мобильную связь … плюс радиоволны, на которых работают беспроводные устройства».

Онлайн-версию Ofcom Таблицы распределения частот (UKFAT), которая предоставляет подробную информацию о том, как беспроводные частоты распределяются в Великобритании, можно найти здесь.