Băng thông của các kênh truyền thông tin. Băng thông trong mạng IP: tính toán và lựa chọn thiết bị mạng

Ilya Nazarov
Kỹ sư hệ thống tại INTELCOM Line

Sau khi đánh giá thông lượng yêu cầu trên từng phần của mạng IP, cần quyết định lựa chọn công nghệ mạng OSI và lớp liên kết. Dựa trên các công nghệ đã chọn, các mẫu thiết bị mạng phù hợp nhất sẽ được xác định. Câu hỏi này cũng khó, vì thông lượng phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất phần cứng và hiệu suất lại phụ thuộc vào kiến ​​trúc phần cứng và phần mềm. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các tiêu chí và phương pháp đánh giá dung lượng kênh và thiết bị trong mạng IP.

Tiêu chí đánh giá băng thông

Kể từ khi xuất hiện lý thuyết lưu lượng điện thoại, nhiều phương pháp đã được phát triển để tính toán dung lượng kênh. Tuy nhiên, không giống như các phương pháp tính toán được áp dụng cho mạng chuyển mạch kênh, việc tính toán thông lượng cần thiết trong mạng gói khá phức tạp và khó có thể đưa ra kết quả chính xác. Trước hết, điều này là do một số lượng lớn các yếu tố (đặc biệt là những yếu tố vốn có trong mạng đa dịch vụ hiện đại), khá khó dự đoán. Trong mạng IP, cơ sở hạ tầng chung thường được sử dụng bởi nhiều ứng dụng, mỗi ứng dụng có thể sử dụng mẫu lưu lượng truy cập khác nhau. Hơn nữa, trong một phiên, lưu lượng được truyền theo hướng thuận có thể khác với lưu lượng được truyền theo hướng ngược lại. Ngoài ra, việc tính toán còn phức tạp do tốc độ truyền tải giữa các nút mạng riêng lẻ có thể thay đổi. Vì vậy, trong hầu hết các trường hợp khi xây dựng mạng, việc đánh giá năng lực thực chất được xác định bởi những khuyến nghị chung của nhà sản xuất, các nghiên cứu thống kê và kinh nghiệm của các tổ chức khác.

Trở thành thành viên của Chương trình liên kết Aktiv-SB và bạn sẽ nhận được:

Trả góp hàng hóa nhập kho (có bộ hồ sơ đầy đủ);

Vị trí của công ty trong phần "Cài đặt" khi mua thiết bị hàng tháng với số tiền hơn 100.000 rúp;

Hoàn tiền theo chương trình Tiền thưởng với số tiền lên tới 5% số tiền mua hàng

Để xác định ít nhiều chính xác lượng băng thông cần thiết cho mạng đang được thiết kế, trước tiên bạn phải biết ứng dụng nào sẽ được sử dụng. Tiếp theo, đối với mỗi ứng dụng, bạn nên phân tích cách truyền dữ liệu trong khoảng thời gian đã chọn và giao thức nào được sử dụng cho việc này.

Để có một ví dụ đơn giản, hãy xem xét các ứng dụng trên mạng công ty nhỏ.

Ví dụ về tính toán băng thông

Giả sử có 300 máy tính làm việc và cùng số lượng điện thoại IP trên mạng. Nó được lên kế hoạch sử dụng các dịch vụ sau: email, điện thoại IP, giám sát video (Hình 1). Để giám sát video, 20 camera được sử dụng, từ đó các luồng video được truyền đến máy chủ. Hãy thử ước tính băng thông tối đa cần thiết cho tất cả các dịch vụ trên các kênh giữa các bộ chuyển mạch lõi mạng và tại các điểm nối với từng máy chủ.

Cần lưu ý ngay rằng tất cả các tính toán phải được thực hiện trong thời gian người dùng có hoạt động mạng lớn nhất (theo lý thuyết về lưu lượng truy cập từ xa - giờ cao điểm), vì thông thường trong những khoảng thời gian đó hiệu suất mạng là quan trọng nhất và độ trễ cũng như lỗi trong hoạt động của ứng dụng liên quan đến xảy ra tình trạng thiếu băng thông. , là không thể chấp nhận được. Trong các tổ chức, tải trọng lớn nhất trên mạng có thể xảy ra, chẳng hạn như vào cuối kỳ báo cáo hoặc khi có lượng khách hàng theo mùa, khi số lượng cuộc gọi điện thoại lớn nhất được thực hiện và phần lớn email được gửi đi.

E-mail
Trở lại ví dụ của chúng ta, hãy xem xét một dịch vụ email. Nó sử dụng các giao thức chạy trên TCP, nghĩa là tốc độ truyền dữ liệu được điều chỉnh liên tục để chiếm hết băng thông có sẵn. Vì vậy, chúng ta sẽ bắt đầu từ giá trị độ trễ tối đa để gửi tin nhắn - giả sử 1 giây là đủ để người dùng cảm thấy thoải mái. Tiếp theo, bạn cần ước tính kích thước trung bình của tin nhắn được gửi. Giả sử rằng trong thời gian hoạt động cao điểm, email thường chứa nhiều tệp đính kèm khác nhau (bản sao hóa đơn, báo cáo, v.v.), vì vậy trong ví dụ của chúng tôi, chúng tôi sẽ lấy kích thước thư trung bình là 500 KB. Cuối cùng, tham số cuối cùng chúng ta cần chọn là số lượng nhân viên tối đa có thể gửi tin nhắn đồng thời. Giả sử trong thời gian khẩn cấp, một nửa số nhân viên đồng thời nhấn nút "Gửi" trong ứng dụng email. Khi đó, thông lượng tối đa cần thiết cho lưu lượng email sẽ là (500 kB x 150 máy chủ)/1 s = 75.000 kB/s hoặc 600 Mbps. Từ đây, chúng ta có thể kết luận ngay rằng để kết nối máy chủ thư với mạng, cần phải sử dụng kênh Gigabit Ethernet. Tại cốt lõi của mạng, giá trị này sẽ là một trong những thuật ngữ tạo nên tổng thông lượng cần thiết.

Điện thoại và giám sát video
Các ứng dụng khác - giám sát điện thoại và video - tương tự nhau về cấu trúc truyền luồng: cả hai loại lưu lượng đều được truyền bằng giao thức UDP và có tốc độ truyền cố định ít nhiều. Sự khác biệt chính là trong điện thoại, các luồng là hai chiều và bị giới hạn bởi thời gian của cuộc gọi, trong khi trong giám sát video, các luồng được truyền theo một hướng và theo quy luật là liên tục.

Để ước tính thông lượng cần thiết cho lưu lượng điện thoại, giả sử rằng trong thời gian hoạt động cao điểm, số lượng kết nối đồng thời đi qua cổng có thể lên tới 100. Khi sử dụng codec G.711 trên mạng Ethernet, tốc độ của một luồng, có tính đến các tiêu đề và dịch vụ gói, xấp xỉ 100 kbit/s. Do đó, trong khoảng thời gian người dùng hoạt động nhiều nhất, băng thông cần thiết trong lõi mạng sẽ là 10 Mbit/s.

Lưu lượng giám sát video được tính toán khá đơn giản và chính xác. Giả sử trong trường hợp của chúng ta, các máy quay video truyền các luồng có tốc độ 4 Mbit/s mỗi luồng. Băng thông được yêu cầu sẽ bằng tổng tốc độ của tất cả các luồng video: 4 Mbit/s x 20 camera = 80 Mbit/s.

Tất cả những gì còn lại là cộng các giá trị cao nhất thu được cho từng dịch vụ mạng: 600 + 10 + 80 = 690 Mbit/s. Đây sẽ là băng thông cần thiết trong lõi mạng. Thiết kế cũng nên bao gồm khả năng mở rộng quy mô để các kênh liên lạc có thể phục vụ lưu lượng truy cập của mạng đang phát triển càng lâu càng tốt. Trong ví dụ của chúng tôi, chỉ cần sử dụng Gigabit Ethernet để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ, đồng thời có thể phát triển mạng một cách liền mạch bằng cách kết nối nhiều nút hơn

Tất nhiên, ví dụ đưa ra không phải là một ví dụ tiêu chuẩn - mỗi trường hợp phải được xem xét riêng biệt. Trong thực tế, cấu trúc liên kết mạng có thể phức tạp hơn nhiều (Hình 2) và việc đánh giá năng lực phải được thực hiện cho từng phần của mạng.

Cần lưu ý rằng lưu lượng VoIP (điện thoại IP) không chỉ được phân phối từ điện thoại đến máy chủ mà còn được phân phối trực tiếp giữa các điện thoại. Ngoài ra, hoạt động mạng có thể khác nhau ở các bộ phận khác nhau của tổ chức: bộ phận hỗ trợ kỹ thuật thực hiện nhiều cuộc gọi điện thoại hơn, bộ phận dự án sử dụng e-mail tích cực hơn những bộ phận khác, bộ phận kỹ thuật sử dụng nhiều lưu lượng truy cập Internet hơn những bộ phận khác, v.v. Kết quả là một số phần của mạng có thể yêu cầu nhiều băng thông hơn những phần khác.

Thông lượng có thể sử dụng và đầy đủ

Trong ví dụ của chúng tôi, khi tính toán tốc độ dòng điện thoại IP, chúng tôi đã tính đến codec được sử dụng và kích thước của tiêu đề gói. Đây là một chi tiết quan trọng cần ghi nhớ. Tùy thuộc vào phương pháp mã hóa (codec được sử dụng), lượng dữ liệu được truyền trong mỗi gói và các giao thức lớp liên kết được sử dụng, tổng thông lượng của luồng sẽ được hình thành. Tổng thông lượng phải được tính đến khi ước tính thông lượng mạng cần thiết. Điều này phù hợp nhất với điện thoại IP và các ứng dụng khác sử dụng truyền dẫn thời gian thực các luồng tốc độ thấp, trong đó kích thước của tiêu đề gói là một phần quan trọng trong kích thước của toàn bộ gói. Để rõ ràng, hãy so sánh hai luồng VoIP (xem bảng). Các luồng này sử dụng cùng một mức nén nhưng kích thước tải trọng khác nhau (thực tế là luồng âm thanh kỹ thuật số) và các giao thức lớp liên kết khác nhau.

Tốc độ truyền dữ liệu ở dạng thuần túy, không tính đến các tiêu đề giao thức mạng (trong trường hợp của chúng tôi là luồng âm thanh kỹ thuật số), là băng thông hữu ích. Như bạn có thể thấy từ bảng, với cùng thông lượng hữu ích của các luồng, tổng thông lượng của chúng có thể khác nhau rất nhiều. Vì vậy, khi tính toán dung lượng mạng cần thiết cho các cuộc gọi điện thoại trong thời gian cao điểm, đặc biệt đối với các nhà khai thác viễn thông, việc lựa chọn giao thức kênh và thông số luồng đóng một vai trò quan trọng.

Lựa chọn thiết bị

Việc lựa chọn các giao thức lớp liên kết thường không phải là vấn đề (ngày nay câu hỏi thường đặt ra là kênh Ethernet nên có bao nhiêu băng thông), nhưng việc chọn thiết bị phù hợp có thể gây khó khăn ngay cả đối với một kỹ sư giàu kinh nghiệm.

Sự phát triển của công nghệ mạng, cùng với nhu cầu ngày càng tăng của các ứng dụng về băng thông mạng, buộc các nhà sản xuất thiết bị mạng phải phát triển các kiến ​​trúc phần mềm và phần cứng mới hơn bao giờ hết. Thông thường, từ một nhà sản xuất duy nhất có những mẫu thiết bị có vẻ giống nhau nhưng được thiết kế để giải quyết các vấn đề mạng khác nhau. Lấy ví dụ về bộ chuyển mạch Ethernet: hầu hết các nhà sản xuất, cùng với các bộ chuyển mạch thông thường được sử dụng trong doanh nghiệp, đều có bộ chuyển mạch để xây dựng mạng lưu trữ dữ liệu, tổ chức dịch vụ điều hành, v.v. Các mô hình cùng loại giá khác nhau về kiến ​​​​trúc, được “điều chỉnh” cho các nhiệm vụ cụ thể.

Ngoài hiệu suất tổng thể, việc lựa chọn thiết bị cũng phải dựa trên các công nghệ được hỗ trợ. Tùy thuộc vào loại phần cứng, một tập hợp chức năng và loại lưu lượng nhất định có thể được xử lý ở cấp độ phần cứng mà không cần sử dụng tài nguyên CPU và bộ nhớ. Đồng thời, lưu lượng truy cập từ các ứng dụng khác sẽ được xử lý ở cấp độ phần mềm, điều này làm giảm đáng kể hiệu suất tổng thể và do đó, thông lượng tối đa. Ví dụ, các bộ chuyển mạch nhiều lớp, nhờ kiến ​​trúc phần cứng phức tạp, có khả năng truyền các gói IP mà không làm giảm hiệu suất khi tất cả các cổng ở mức tải tối đa. Hơn nữa, nếu chúng ta muốn sử dụng cách đóng gói phức tạp hơn (GRE, MPLS), thì các chuyển mạch như vậy (ít nhất là các mô hình rẻ tiền) khó có thể phù hợp với chúng ta, vì kiến ​​trúc của chúng không hỗ trợ các giao thức tương ứng và tốt nhất việc đóng gói như vậy sẽ xảy ra ở chi phí của bộ xử lý trung tâm năng suất thấp. Do đó, để giải quyết những vấn đề như vậy, chẳng hạn, chúng ta có thể xem xét các bộ định tuyến có kiến ​​trúc dựa trên bộ xử lý trung tâm hiệu suất cao và phụ thuộc nhiều hơn vào phần mềm hơn là việc triển khai phần cứng. Trong trường hợp này, với chi phí thông lượng tối đa, chúng tôi nhận được một bộ giao thức và công nghệ khổng lồ được hỗ trợ mà các thiết bị chuyển mạch trong cùng loại giá không hỗ trợ.

Hiệu suất thiết bị tổng thể

Trong tài liệu dành cho thiết bị của họ, các nhà sản xuất thường chỉ ra hai giá trị thông lượng tối đa: một giá trị được biểu thị bằng gói trên giây, giá trị còn lại tính bằng bit trên giây. Điều này là do thực tế là phần lớn hiệu suất của thiết bị mạng thường được dành cho việc xử lý các tiêu đề gói. Nói một cách đại khái, thiết bị phải nhận gói tin, tìm đường chuyển mạch phù hợp cho nó, tạo tiêu đề mới (nếu cần) và truyền tiếp. Rõ ràng, trong trường hợp này, vai trò không phải là khối lượng dữ liệu được truyền trên một đơn vị thời gian mà là số lượng gói.

Nếu bạn so sánh hai luồng được truyền ở cùng tốc độ nhưng có kích thước gói khác nhau thì luồng có kích thước gói nhỏ hơn sẽ yêu cầu hiệu suất cao hơn để truyền. Thực tế này cần được tính đến nếu, chẳng hạn, nếu một số lượng lớn luồng điện thoại IP được cho là sẽ được sử dụng trên mạng - thông lượng tối đa tính bằng bit trên giây ở đây sẽ ít hơn nhiều so với công bố.

Rõ ràng là với lưu lượng truy cập hỗn hợp và thậm chí có tính đến các dịch vụ bổ sung (NAT, VPN), như xảy ra trong phần lớn các trường hợp, rất khó để tính toán tải trọng tài nguyên thiết bị. Thông thường, các nhà sản xuất thiết bị hoặc đối tác của họ tải các mẫu thử nghiệm khác nhau trong các điều kiện khác nhau và công bố kết quả trên Internet dưới dạng bảng so sánh. Việc làm quen với những kết quả này giúp đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ lựa chọn mô hình phù hợp.

Cạm bẫy của thiết bị mô-đun

Nếu thiết bị mạng được chọn là mô-đun, thì ngoài cấu hình linh hoạt và khả năng mở rộng mà nhà sản xuất đã hứa, bạn có thể gặp nhiều cạm bẫy.

Khi chọn mô-đun, bạn nên đọc kỹ mô tả của chúng hoặc tham khảo ý kiến ​​​​của nhà sản xuất. Chỉ được hướng dẫn bởi loại giao diện và số lượng của chúng là chưa đủ - bạn cũng cần phải làm quen với kiến ​​​​trúc của chính mô-đun. Đối với các mô-đun tương tự, không có gì lạ khi khi truyền lưu lượng, một số có thể xử lý các gói một cách tự động, trong khi một số khác chỉ chuyển tiếp các gói đến mô-đun xử lý trung tâm để xử lý tiếp (theo đó, đối với các mô-đun giống hệt bên ngoài, giá của chúng có thể khác nhau nhiều lần). ). Trong trường hợp đầu tiên, hiệu suất tổng thể của thiết bị và do đó, thông lượng tối đa của nó cao hơn trong trường hợp thứ hai, do bộ xử lý trung tâm chuyển một phần công việc của nó sang bộ xử lý mô-đun.

Ngoài ra, thiết bị mô-đun thường có kiến ​​trúc chặn (khi thông lượng tối đa thấp hơn tổng tốc độ của tất cả các cổng). Điều này là do dung lượng hạn chế của bus nội bộ mà qua đó các mô-đun trao đổi lưu lượng với nhau. Ví dụ: nếu một bộ chuyển mạch mô-đun có bus nội bộ 20 Gbps thì card dòng Gigabit Ethernet 48 cổng của nó chỉ có thể sử dụng 20 cổng khi được tải đầy đủ. Bạn cũng nên ghi nhớ những chi tiết đó và đọc kỹ tài liệu khi lựa chọn thiết bị.

Khi thiết kế mạng IP, băng thông là tham số chính sẽ quyết định toàn bộ kiến ​​trúc của mạng. Để đánh giá chính xác hơn về thông lượng, bạn có thể làm theo các đề xuất sau:

1. Nghiên cứu các ứng dụng bạn dự định sử dụng trên mạng, công nghệ chúng sử dụng và lưu lượng truyền tải. Sử dụng lời khuyên của các nhà phát triển và kinh nghiệm của đồng nghiệp để tính đến tất cả các sắc thái của các ứng dụng này khi xây dựng mạng.
2. Đi sâu vào các giao thức và công nghệ mạng được các ứng dụng này sử dụng.
3. Đọc kỹ tài liệu khi lựa chọn thiết bị. Để có một số giải pháp làm sẵn, hãy xem các dòng sản phẩm của các nhà sản xuất khác nhau.

Do đó, với sự lựa chọn đúng đắn về công nghệ và thiết bị, bạn có thể chắc chắn rằng mạng sẽ đáp ứng đầy đủ yêu cầu của tất cả các ứng dụng và đủ linh hoạt và có khả năng mở rộng, sẽ tồn tại lâu dài.

Thông lượng của hệ thống truyền tải thông tin

Một trong những đặc điểm chính của bất kỳ hệ thống truyền tải thông tin nào, ngoài những đặc điểm được liệt kê ở trên, là thông lượng của nó.

Băng thông – lượng thông tin hữu ích tối đa có thể được truyền trên một đơn vị thời gian:

c = max(Imax) / TC,

c = [bit/s].

Đôi khi tốc độ truyền thông tin được định nghĩa là lượng thông tin hữu ích tối đa trong một tín hiệu cơ bản:

s = max(Imax) / n,

s = [bit/phần tử].

Các đặc điểm được xem xét chỉ phụ thuộc vào kênh liên lạc và các đặc điểm của nó chứ không phụ thuộc vào nguồn.

Thông lượng của một kênh liên lạc rời rạc mà không bị nhiễu. Trong kênh liên lạc không bị nhiễu, thông tin có thể được truyền bằng tín hiệu không dư thừa. Trong trường hợp này, số n = m và entropy của tín hiệu cơ bản HCmax = logK.

max(IC) = nHCmax= mHCmax .

Độ dài của tín hiệu cơ bản, trong đó là độ dài của tín hiệu cơ bản.

trong đó FC là phổ tín hiệu.

Dung lượng kênh liên lạc không bị nhiễu

Chúng ta hãy giới thiệu khái niệm về tốc độ tạo tín hiệu cơ bản của một nguồn thông tin:

Sau đó, bằng cách sử dụng khái niệm mới, chúng ta có thể biến đổi công thức tính tốc độ truyền thông tin:

Công thức thu được xác định tốc độ truyền thông tin tối đa có thể có trong kênh liên lạc rời rạc mà không bị nhiễu. Điều này xuất phát từ giả định rằng entropy của tín hiệu là tối đa.

Nếu H.C.< HCmax, то c = BHC и не является максимально возможной для данного канала связи.

Dung lượng của một kênh liên lạc rời rạc có nhiễu. Trong một kênh liên lạc rời rạc có nhiễu, tình huống được thể hiện trong hình. 6.

Có tính đến tính chất cộng, cũng như các công thức của Shannon để xác định lượng thông tin được thảo luận ở trên, chúng ta có thể viết

IC = Nhật ký TC FC(AK PC),

IPOM = Nhật ký TP FP (APP).

Đối với người nhận, nguồn thông tin hữu ích và nguồn nhiễu là tương đương nhau nên về phía bên nhận không thể tách biệt thành phần nhiễu trong tín hiệu với thông tin thu được.

IRES = TC FC log(AK (PP + PC)), nếu TC = TP, FC = FP.

Máy thu có thể có băng tần hẹp và nhiễu có thể ở các dải tần số khác. Trong trường hợp này, nó sẽ không ảnh hưởng đến tín hiệu.

Chúng ta sẽ xác định tín hiệu thu được cho trường hợp “khó chịu” nhất, khi các tham số tín hiệu và nhiễu gần nhau hoặc trùng nhau. Thông tin hữu ích được xác định bởi biểu thức

Công thức này được Shannon thu được. Nó xác định tốc độ truyền thông tin qua kênh liên lạc nếu tín hiệu có nguồn PC và nhiễu có nguồn PP. Mọi tin nhắn ở tốc độ này sẽ được truyền đi với độ tin cậy tuyệt đối. Công thức không trả lời câu hỏi làm thế nào để đạt được tốc độ như vậy, nhưng nó đưa ra giá trị tối đa có thể có của c trong kênh liên lạc có nhiễu, nghĩa là giá trị tốc độ truyền mà thông tin nhận được sẽ hoàn toàn đáng tin cậy. Trong thực tế, sẽ kinh tế hơn nếu cho phép một lượng lỗi nhất định trong tin nhắn, mặc dù tốc độ truyền sẽ tăng lên.

Xét trường hợp PC >> PP. Nếu chúng ta đưa ra khái niệm về tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu

PC >> PP có nghĩa là . Sau đó

Công thức thu được phản ánh tốc độ tối đa của tín hiệu mạnh trong kênh liên lạc. Nếu PC<< PП, то с стремится к нулю. То есть сигнал принимается на фоне помех. В таком канале в единицу времени сигнал получить не удается. В реальных ситуациях полностью помеху отфильтровать нельзя. Поэтому приемник получает полезную информацию с некоторым набором ошибочных символов. Канал связи для такой ситуации можно представить в виде, изображенном на рис. 7, приняв источник информации за множество передаваемых символов {X}, а приемник – за множество получаемых символов {Y}.

Hình 7 Biểu đồ xác suất chuyển tiếp của kênh truyền thông K-ary

Có một sự tương ứng nhất định giữa. Nếu không có can thiệp thì xác suất đấu một chọi một là bằng một, ngược lại sẽ nhỏ hơn một.

Nếu qi là xác suất nhầm yi với xi và pij = p(yi / xi) là xác suất mắc lỗi, thì

.

Biểu đồ xác suất chuyển tiếp phản ánh kết quả cuối cùng về ảnh hưởng của nhiễu lên tín hiệu. Theo quy định, nó thu được bằng thực nghiệm.

Thông tin hữu ích có thể được ước tính là IPOL = nH(X · Y), trong đó n là số ký hiệu cơ bản trong tín hiệu; H(X Y) – entropy lẫn nhau của nguồn X và nguồn Y.

Trong trường hợp này, nguồn X là nguồn thông tin hữu ích và nguồn Y là người nhận. Mối quan hệ xác định thông tin hữu ích có thể thu được dựa trên ý nghĩa của entropy lẫn nhau: phần tô bóng của sơ đồ xác định các thông điệp được truyền bởi nguồn X và được người nhận Y nhận; Các vùng không được tô đậm thể hiện các tín hiệu từ nguồn X không đến được máy thu và các tín hiệu không liên quan mà máy thu nhận được nhưng không được nguồn truyền đi.

B là tốc độ tạo ra các ký hiệu cơ bản ở đầu ra nguồn.

Để đạt được mức tối đa, bạn cần tăng H(Y) và giảm H(Y/X) nếu có thể. Về mặt đồ họa, tình huống này có thể được biểu diễn bằng cách kết hợp các vòng tròn trên sơ đồ (Hình 2d).

Nếu các đường tròn không giao nhau thì X và Y tồn tại độc lập với nhau. Sau đây chúng tôi sẽ chỉ ra cách sử dụng biểu thức chung cho tốc độ truyền tối đa khi phân tích các kênh truyền thông cụ thể.

Khi mô tả đặc điểm của một kênh rời rạc, hai khái niệm về tốc độ được sử dụng: kỹ thuật và thông tin.

Tốc độ truyền kỹ thuật RT, còn được gọi là tốc độ khóa, đề cập đến số lượng ký hiệu (tín hiệu cơ bản) được truyền qua một kênh trên một đơn vị thời gian. Nó phụ thuộc vào đặc tính của đường truyền và tốc độ của thiết bị kênh.

Có tính đến sự khác biệt về thời lượng của ký hiệu, tốc độ kỹ thuật được xác định là

thời gian biểu tượng trung bình ở đâu.

Đơn vị đo là "baud" - đây là tốc độ truyền một ký tự mỗi giây.

Tốc độ thông tin hoặc tốc độ truyền thông tin được xác định bởi lượng thông tin trung bình được truyền qua một kênh trên một đơn vị thời gian. Nó phụ thuộc cả vào đặc điểm của một kênh cụ thể (chẳng hạn như khối lượng bảng chữ cái của các ký hiệu được sử dụng, tốc độ truyền kỹ thuật của chúng, thuộc tính thống kê về nhiễu trên đường truyền) và vào xác suất của các ký hiệu đến đầu vào và mối quan hệ thống kê của chúng.

Với tốc độ thao tác đã biết, tốc độ truyền thông tin qua kênh được cho bởi hệ thức:

,

lượng thông tin trung bình được mang theo bởi một ký hiệu là ở đâu.

Trong thực hành, điều quan trọng là phải tìm ra tốc độ truyền thông tin qua một kênh cụ thể có thể được tăng lên ở mức độ nào và bằng cách nào. Khả năng truyền tải thông tin tối đa của một kênh được đặc trưng bởi thông lượng của nó.

Dung lượng kênh với xác suất chuyển tiếp nhất định bằng với thông tin được truyền tối đa trên tất cả các phân bố ký hiệu đầu vào của nguồn X:

Từ quan điểm toán học, việc tìm kiếm dung lượng của một kênh rời rạc không có bộ nhớ đồng nghĩa với việc tìm kiếm phân bố xác suất của các ký hiệu đầu vào của nguồn X, đảm bảo thông tin được truyền tối đa. Đồng thời, một hạn chế được áp dụng đối với xác suất của các ký hiệu đầu vào: , .

Nói chung, có thể xác định mức tối đa theo các hạn chế đã cho bằng phương pháp nhân Lagrange. Tuy nhiên, giải pháp như vậy rất tốn kém.

Trong trường hợp cụ thể của các kênh đối xứng rời rạc không có bộ nhớ, thông lượng (tối đa ) đạt được bằng cách phân bố đồng đều các ký hiệu đầu vào của nguồn X.

Sau đó, đối với DSC không có bộ nhớ, xem xét xác suất lỗi ε đã cho và đối với các ký hiệu đầu vào có xác suất bằng nhau = = = = 1/2, chúng ta có thể thu được dung lượng của kênh như vậy bằng cách sử dụng biểu thức nổi tiếng cho:

trong đó = là entropy của kênh đối xứng nhị phân với xác suất lỗi cho trước ε.

Các trường hợp ranh giới được quan tâm:

1. Truyền thông tin qua kênh im lặng (không bị nhiễu):

, [bit/ký tự].

Với các đặc tính kỹ thuật cơ bản cố định của kênh (ví dụ: dải tần, công suất phát trung bình và đỉnh) xác định giá trị tốc độ kỹ thuật thì thông lượng của kênh không bị nhiễu sẽ bằng [bit/giây].

Xin chào độc giả thân mến! Hôm nay chúng ta sẽ đề cập đến một chủ đề như tốc độ Internet và cách kiểm tra nó. Thực tế là những người dùng thiếu kinh nghiệm thường hỏi những câu hỏi như vậy, nhiều người bắt đầu hỏi, họ nói rằng tôi cần kết nối với nhà cung cấp mới, tôi nên chọn tốc độ nào trong biểu phí hoặc nhà cung cấp nào tốt hơn để tốc độ tốt.

Hôm nay chúng ta sẽ xem xét:

Tốc độ Internet là gì?

Bạn không cần phải là một kỹ thuật viên để hiểu nó là gì. Chúng ta hãy thử đưa ra một sự tương tự. Thực tế là trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường gặp phải tốc độ. Ví dụ: chúng ta di chuyển bằng cách đo tốc độ đi bộ hoặc lái xe. Chúng ta cài đặt tốc độ quay của máy giặt tùy theo chế độ giặt. Chúng tôi đang cố gắng xác định xem tuyết sẽ tan nhanh như thế nào (bên ngoài vừa mới vào xuân, tôi muốn tuyết tan nhanh)))). Và cứ thế, mọi thứ đều được đo lường theo thời gian.

Trong điện tử, công nghệ máy tính, Internet, khối lượng thông tin được truyền đi trên một đơn vị thời gian được đo lường. Thời gian thực hiện là giây. Đối với âm lượng - Kilobit (kb) hoặc Kilobyte (Kb) và cả Megabyte (Mb). Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất và máy tính hoạt động với các nhóm bit gọi là Byte. 1 Byte = 8 Bit. Và ở đây mọi thứ đều đơn giản, càng có nhiều Bit có thể truyền (tải xuống) mỗi giây thì càng tốt. Nói cách khác, bạn có thể nhanh chóng tải nhạc hoặc phim xuống, bất cứ thứ gì.

Ngày nay có rất nhiều nhà cung cấp và mỗi nhà cung cấp đều đảm bảo tốc độ cao. Nếu bạn muốn tìm hiểu tốc độ Internet của nhà cung cấp, bạn có thể gọi đến đường dây nóng một cách an toàn và họ sẽ cho bạn biết mọi thứ mà bạn quan tâm. Nhưng liệu tốc độ này có thành sự thật? Không phải là một sự thật. Tôi sẽ cho bạn biết về những cách khác để kiểm tra tốc độ Internet của bạn sau.

Tôi muốn lưu ý rằng tốc độ tối đa hiện có và dành cho tất cả người dùng là 100 Mb/s. Đây là mức tối đa mà card mạng có thể cung cấp cho bạn. máy tính. Trên thực tế, tốc độ Internet trên toàn thế giới là như nhau - 100 Mb/s. Hoặc hãy đưa ra một ví dụ, giả sử một tệp nhạc thông thường nặng khoảng 4-5 MB. Trong trường hợp này, chúng tôi chuyển đổi 1 MB thành byte và nhận được tốc độ tải xuống 1 MB sẽ bằng 125 kbps, nghĩa là 4 MB sẽ được tải xuống sau 40 giây. Đây là mức tối đa có thể.

Băng thông

Người dùng hộ gia đình thường nhầm lẫn các khái niệm như tốc độ Internet Và thông lượng. Khái niệm cuối cùng chính xác là những gì nhà cung cấp của bạn có thể cung cấp cho bạn. Nhiều người, trong đó có cả tôi, thắc mắc tại sao các nhà cung cấp lại có mức giá tốc độ khác nhau. Từ những điều trên, chúng tôi hiểu rằng tốc độ Internet là như nhau.

Các khái niệm rất giống nhau nhưng ý nghĩa của chúng lại khác nhau, mặc dù chúng được đo lường theo cùng một cách. tốc độ Internet— tốc độ truyền thông tin (khối lượng thông tin) trên một đơn vị thời gian, nghĩa là thông tin được truyền từ nguồn đến người nhận nhanh như thế nào.

Băng thông- được đo theo cách tương tự như tốc độ Internet tính bằng KB/s hoặc MB/s, tốc độ truyền dữ liệu tối đa có thể từ nguồn đến người nhận thông qua một kênh liên lạc cụ thể. Nghĩa là, tốc độ này cho thấy chính xác lượng thông tin có thể được truyền qua một kênh liên lạc cụ thể trong một đơn vị thời gian.

Trong mạng truyền dữ liệu, nhiều thông tin có thể được truyền qua một kênh cụ thể từ một nguồn đến nhiều người nhận và tùy thuộc vào nhiều yếu tố, tốc độ sẽ khác nhau đối với mỗi người nhận, nhưng bản thân tốc độ của kênh thường không đổi.

Vì vậy, hóa ra tổng tất cả tốc độ truyền dữ liệu qua một kênh cụ thể không thể vượt quá tốc độ của kênh thông lượng! Vì vậy hóa ra là nhà cung cấp không thể đảm bảo với tốc độ truyền dữ liệu được xác định trước từ bất kỳ nguồn nào. Đối với khách hàng, họ có thể cung cấp chỉ thông lượng tối đa. Đó là lý do tại sao bạn kết nối, chẳng hạn như 25 Mb/giây và tốc độ đo được của bạn là khoảng 15 Mb/giây.

Băng thông và nhà cung cấp.

Vì lý do nào đó, các hợp đồng nói cụ thể về tốc độ của Internet, nhưng về bản chất chúng cung cấp chính xác băng thông. Ngoài ra, việc bạn sẽ có 15 Mb/s ngày hôm nay không có nghĩa gì cả. Ngày mai hoặc một giờ nữa nó sẽ là 20 Mb/s. hoặc có thể là 5 Mb/s. Nó thay đổi liên tục và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả số lượng người nhận (như người ta nói, có bao nhiêu người hiện đang sử dụng một kênh liên lạc nhất định).

Đổi lại, bản thân Nhà cung cấp có thể đảm bảo thông lượng của các kênh liên lạc của riêng mình. Đây có thể là một kênh từ máy khách đến truy cập trực tiếp vào kết nối Internet toàn cầu và từ máy khách đến trung tâm của nhà cung cấp, nơi đặt tài nguyên thông tin và từ điểm kết nối máy khách này đến điểm kết nối khác. Nhà cung cấp cũng chịu trách nhiệm về kênh trung kế tới Nhà cung cấp khác. Vì vậy, những gì tiếp theo không được nhà cung cấp trả lời. Và nếu công suất thông lượng ở đó thấp hơn thì nó sẽ không tăng được nữa.

Những lỗi phổ biến khi phân tích tốc độ Internet.

Tại sao chúng ta luôn gặp phải tình huống tốc độ thấp hơn mong muốn (những gì chúng ta kết nối). Có rất nhiều yếu tố. Phổ biến nhất là chính người đang cố gắng xác định tốc độ. Anh ta chỉ không hiểu những gì anh ta nhìn thấy một cách chính xác.

Tôi có nhiều bạn bè và đồng nghiệp đang cố gắng tìm hiểu điều gì, như thế nào và tại sao, đồng thời cho họ mọi lời khuyên để có được cơ hội tối đa trong vòng chưa đầy một ngày. Tất cả đều xoay quanh việc bạn đang ở đâu, bạn muốn làm gì, v.v. Đối với cá nhân tôi, tôi đã kết nối Internet cáp quang từ Rostelecom với tốc độ 25 Mb/s. Tôi hài lòng với giá cả, tôi hài lòng với chất lượng dịch vụ và tốc độ. Mình có đủ xem phim online, chơi game online, download data. Nếu tôi cần tải thứ gì đó lớn, tôi đặt nó vào buổi tối và đi ngủ. Điều này có thể không phù hợp với bạn, mọi thứ đều mang tính cá nhân. Nhưng đây là ý kiến, thái độ và câu hỏi của tôi về tốc độ Internet của tôi không phát sinh. Đơn giản vì khó có thể xác định chính xác, mọi thứ đều xấp xỉ, mọi thứ đều tương đối.

Nhưng vì lý do nào đó tôi đã lạc lối. Và vì vậy, tôi đã xác định được hai lỗi phổ biến nhất:

1. Khi tải dữ liệu xuống, hóa ra dữ liệu từ chính trình tải xuống không chính xác và người dùng không chú ý. Bản thân trình tải xuống hiển thị tốc độ tải xuống gần đúng và không chính xác. Tốc độ luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Ngoài ra, đã có trường hợp bộ nạp khởi động hiển thị tốc độ 782 Kbps và người dùng ngay lập tức nói rằng nó thấp hơn 10 lần so với quy định: 8192 Kbps. Bạn cần xem xét kỹ hơn các giá trị tốc độ. Trong trường hợp đầu tiên là Kilobyte, trong trường hợp thứ hai là kilobit. Điều gì xảy ra: 782*8=6256 kB/s. Đây là tốc độ tải xuống tệp. Cho rằng dữ liệu là gần đúng và gần với tốc độ đã khai báo, điều này là bình thường.
2. Nhiều người nhìn vào biểu tượng ở phía dưới bên phải dưới dạng hai màn hình và thấy ở đó có dòng chữ “tốc độ kết nối 100 MB” (đối với các phiên bản Windows 7 trở lên thì không có thứ đó, mặc dù họ nói với tôi rằng nó cũng được viết ở đó, nhưng tôi không thể tìm thấy ở đâu), nhưng chẳng hạn, họ có 512 kbit/s được kết nối và họ bắt đầu nghĩ rằng giá trị này lớn hơn, điều đó có nghĩa là Nhà cung cấp đang lừa dối chúng tôi và họ bắt đầu gọi cho anh ta. Lại là vấn đề thiếu chú ý. Ở dưới đó hiển thị tốc độ kết nối giữa modem và máy tính và không có kết nối với tốc độ Internet.

Điều gì quyết định tốc độ truyền dữ liệu?

Từ nhiều thứ, nhưng tôi đã xác định được ba điều phổ biến nhất. Để bắt đầu, nếu bạn đã cố tải xuống dữ liệu ở Mariinsk từ một máy chủ ở Novosibirsk, sau đó chia khối lượng dữ liệu cho thời gian tải xuống và lấy tốc độ, thì bạn sẽ không nhận được thông tin đáng tin cậy. Kết quả là tốc độ Internet của bạn sẽ thấp hơn và Nhà cung cấp của bạn không phải chịu trách nhiệm về bất cứ điều gì.

Đó là lý do tại sao:

1. Quá tải một số kênh liên lạc giữa Novosibirsk và Mariinsk, và có rất nhiều trong số đó, chuỗi dài. Thậm chí có thể có nhà cung cấp nước ngoài. Nói một cách đơn giản, tín hiệu của bạn không đi thẳng từ Mariinsk đến Novosibirsk theo đường thẳng, có rất nhiều chi nhánh và nhiều nhà cung cấp khác có kênh liên lạc riêng với dung lượng khác nhau. Và tốc độ của bạn không thể lớn hơn kênh liên lạc chậm nhất. Vì vậy, hóa ra là nếu ở đâu đó có một kênh có băng thông thấp nhất thì tốc độ của bạn sẽ chính xác là thấp như vậy.
2. Tải trọng lớn lên chính máy chủ hoặc hạn chế tiết lộ thông tin của chính chủ sở hữu máy chủ.
3. Hiệu suất thấp của thiết bị mạng hoặc tải nặng trên máy tính trong quá trình đo.
4. Nhìn chung, bản thân dữ liệu đã tải xuống không đi theo một luồng mà được chia thành các gói. Máy tính của bạn gửi yêu cầu, các gói đến, các gói bị hỏng hoặc không nhận được sẽ được gửi lại. Nói chung, giao tiếp hai chiều đang diễn ra, đây là một điểm cộng nữa gây lãng phí thời gian.
5. Bạn cũng có thể lưu ý sức mạnh tính toán của chính các máy chủ, vì tốc độ được công bố càng cao thì càng cần nhiều tài nguyên máy tính. Đây là những quá trình phức tạp đòi hỏi phần cứng nghiêm túc.

Cách xác định chính xác tốc độ.

Vì một lý do nào đó, nhiều người cho rằng Nhà cung cấp luôn muốn lừa dối họ. Tôi đã viết ở trên lý do tại sao tôi chọn Rostelecom và tôi ngồi bình tĩnh và không lo lắng. Ngược lại, tất cả các nhà cung cấp lớn đều quan tâm đến việc cung cấp cho bạn tốc độ chính xác, hay đúng hơn là băng thông mà bạn phải trả. Và không phải ai cũng có thể kiểm tra tốc độ và phàn nàn.

Nhưng làm thế nào để bạn đo tốc độ?

Ngày nay có nhiều cách để làm điều này. Chỉ cần nhập truy vấn “đo tốc độ Internet” vào công cụ tìm kiếm và chọn, ví dụ: speedtest.net.

Đầu tiên, hãy chọn khu vực, nhà cung cấp mà bạn có.

Bấm kiểm tra, trong vài giây, có thể vài phút, bạn sẽ biết được tốc độ Internet của mình. NHƯNG, điều này sẽ chỉ hiển thị cho bạn tốc độ trao đổi thông tin giữa bạn và trang web và sẽ không hiển thị băng thông của nhà cung cấp của bạn dưới bất kỳ hình thức nào. Đó là những gì tôi đã nói ở trên.

Nhưng để kiểm tra thông lượng, chúng ta làm như sau:

1. Tải xuống và cài đặt bất kỳ chương trình nào có thể đọc và hiển thị khối lượng dữ liệu đã nhận và gửi. Ví dụ: TMeter, DUMeter, v.v.
2. Và bây giờ chúng tôi đang cố gắng tải kênh của mình bằng mọi cách, tải xuống cùng lúc càng nhiều thông tin càng tốt và các tệp phải lớn, đồng thời các tệp phải được tải xuống từ các trang web khác nhau. Nhân tiện, chương trình Torrent có thể giúp bạn rất nhiều. Ở đó, chúng tôi cài đặt càng nhiều lượt tải xuống càng tốt và phân tích dữ liệu nhận được.
3. Bây giờ bạn có thể xác định tốc độ Internet của mình hay đúng hơn là băng thông cho nhà cung cấp của bạn. Rốt cuộc, bạn sẽ không vượt qua được nhiều hơn những gì nhà cung cấp của bạn cho phép))).

Và kết lại, tôi muốn nói, cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của tôi, để lại nhận xét, sửa chữa nếu có gì sai sót, tôi luôn phê bình thỏa đáng. Đọc những lời khuyên sau đây. Chia sẻ thông tin trên mạng xã hội, tạm biệt mọi người!

Tốc độ Internet là gì? cập nhật: ngày 11 tháng 9 năm 2017 bởi: Subbotin Pavel

Thông lượng là một đặc tính phổ quát mô tả số lượng đơn vị đối tượng tối đa đi qua một kênh, nút, phần. Đặc tính này được sử dụng rộng rãi bởi người báo hiệu, công nhân vận tải, thủy lực, quang học, âm học và cơ khí. Mọi người đều đưa ra định nghĩa riêng của mình. Thông thường họ vạch ra ranh giới bằng cách sử dụng các đơn vị thời gian, liên kết rõ ràng ý nghĩa vật lý với tốc độ của quá trình. Kênh liên lạc truyền tải thông tin. Do đó, đặc tính của thông lượng là tốc độ bit (bit/s, baud).

Đơn vị

Bit/s tiêu chuẩn thường được bổ sung bằng tiền tố:

1. Kilo: kbps = 1000 bps.
2. Mega: Mb/giây = 1.000.000 bps.
3. Giga: Gbit/s = 1 tỷ bit/s.
4. Tera: Tbit/s = 1 nghìn tỷ. bps
5. Peta: Pbit/s = 1 triệu tỷ bit/s.

Kích thước byte được sử dụng ít thường xuyên hơn (1B = 8 bit). Giá trị thường đề cập đến lớp vật lý của hệ thống phân cấp OSI. Một phần dung lượng kênh bị lấy đi bởi các quy ước giao thức: tiêu đề, bit bắt đầu... Bauds được sử dụng để đo tốc độ điều chế, hiển thị số lượng ký hiệu trên một đơn vị thời gian. Đối với hệ nhị phân (0, 1) cả hai khái niệm đều tương đương. Ví dụ, các mức mã hóa với chuỗi nhiễu giả sẽ thay đổi sự cân bằng quyền lực. Tốc độ truyền trở nên nhỏ hơn ở cùng tốc độ bit; sự khác biệt được xác định bởi cơ sở của tín hiệu xếp chồng. Giới hạn trên có thể đạt được về mặt lý thuyết của tốc độ điều chế có liên quan đến độ rộng phổ kênh theo định luật Nyquist:

baud 2 x chiều rộng (Hz).

Trong thực tế, ngưỡng này đạt được bằng cách đáp ứng đồng thời hai điều kiện:

• Điều chế dải biên đơn.
• Mã hóa tuyến tính (vật lý).

Các kênh thương mại hiển thị thông lượng ở mức một nửa. Mạng thực cũng truyền các bit khung, thông tin sửa lỗi dư thừa. Điều thứ hai áp dụng gấp đôi cho các giao thức không dây và đường dây đồng tốc độ cực cao. Các tiêu đề của mỗi lớp OSI tiếp theo sẽ lần lượt giảm thông lượng kênh thực tế.

Riêng biệt, các chuyên gia quy định giá trị cực đại - con số thu được trong điều kiện lý tưởng. Tốc độ kết nối thực tế được thiết lập bằng thiết bị chuyên dụng hoặc ít thường xuyên hơn bằng phần mềm. Máy đo trực tuyến thường hiển thị các giá trị không thực tế mô tả trạng thái của một nhánh duy nhất của World Wide Web. Thiếu tiêu chuẩn hóa làm tăng thêm sự nhầm lẫn. Đôi khi tốc độ bit ngụ ý tốc độ vật lý, ít thường xuyên hơn – tốc độ mạng (trừ đi lượng thông tin dịch vụ). Các giá trị có liên quan như sau:

tốc độ mạng = tốc độ vật lý x tốc độ mã.

Giá trị sau tính đến khả năng sửa lỗi, luôn nhỏ hơn một. Tốc độ mạng chắc chắn thấp hơn tốc độ vật lý. Ví dụ:

1. Tốc độ mạng của giao thức IEEE 802.11a là 6,54 Mbit/s. Tốc độ bit thuần túy – 12,72 Mbit/s.
2. Tốc độ truyền thực tế của Ethernet 100Base-TX là 125 Mbps nhờ hệ thống mã hóa 4B5B được áp dụng. Tuy nhiên, kỹ thuật điều chế tuyến tính NRZI được áp dụng cho phép chỉ định tốc độ ký hiệu là 125 Mbaud.
3. Ethernet 10Base-T không có mã sửa lỗi, tốc độ mạng bằng tốc độ vật lý (10 Mbit/s). Tuy nhiên, mã Manchester được sử dụng sẽ xác định việc gán giá trị ký hiệu cuối cùng cho 20 Mbaud.
4. Sự bất cân xứng về tốc độ của kênh ngược dòng (48 kbit/s) và kênh xuôi dòng (56 kbit/s) của modem thoại V.92 đã được biết rõ. Mạng của nhiều thế hệ truyền thông di động hoạt động tương tự nhau.

Dung lượng kênh được đặt tên là Shannon - giới hạn trên về mặt lý thuyết của tốc độ bit mạng trong trường hợp không có lỗi.

Lý thuyết nâng cao năng lực

Lý thuyết thông tin được phát triển bởi Claude Shannon, quan sát sự khủng khiếp của Thế chiến thứ hai, đưa ra khái niệm về dung lượng kênh và phát triển các mô hình toán học. Mô phỏng một đường kết nối bao gồm ba khối:

1. Hệ thống điều khiển.
2. Kênh nhiễu (có nguồn gây nhiễu).
3. Người nhận.

Thông tin được truyền và nhận được thể hiện bằng các hàm phân phối có điều kiện. Mô hình điện dung của Shannon được mô tả bằng đồ thị. Ví dụ trên Wikipedia đưa ra cái nhìn tổng quan về môi trường được đặc trưng bởi năm mức tín hiệu mong muốn riêng biệt. Nhiễu được chọn từ khoảng (-1..+1). Khi đó dung lượng kênh bằng tổng của tín hiệu hữu ích và modulo nhiễu 5. Giá trị thu được thường là phân số. Vì vậy, rất khó để xác định kích thước của thông tin được truyền ban đầu (làm tròn lên hoặc làm tròn xuống).

Các giá trị cách xa nhau hơn (ví dụ: 1; 3) không thể bị nhầm lẫn. Mỗi tập hợp được hình thành từ ba thông điệp có thể phân biệt trở lên được bổ sung bởi một thông điệp mờ. Mặc dù dung lượng danh nghĩa của kênh cho phép truyền đồng thời 5 giá trị, nhưng một cặp cho phép mã hóa tin nhắn mà không có lỗi sẽ có hiệu quả. Để tăng âm lượng, hãy sử dụng các kết hợp sau: 11, 23, 54, 42. Khoảng cách mã của các chuỗi luôn lớn hơn hai. Do đó, sự can thiệp là bất lực trong việc ngăn chặn việc nhận dạng chính xác sự kết hợp. Có thể ghép kênh, tăng đáng kể thông lượng của kênh liên lạc.

Năm giá trị riêng biệt cũng được kết hợp bởi một biểu đồ đều. Các đầu của các cạnh biểu thị các cặp giá trị mà máy thu có thể nhầm lẫn do có nhiễu. Sau đó, số lượng kết hợp được biểu thị bằng một tập hợp độc lập của biểu đồ tổng hợp. Về mặt đồ họa, tập hợp được tập hợp bằng các kết hợp loại trừ sự hiện diện của cả hai điểm trên một cạnh. Mô hình của Shannon cho tín hiệu năm cấp chỉ bao gồm các cặp giá trị (xem ở trên). Chú ý, câu hỏi!

• Những tính toán lý thuyết phức tạp có liên quan gì đến chủ đề thảo luận về dung lượng kênh?

Điều trực tiếp nhất. Hệ thống truyền thông tin được mã hóa kỹ thuật số đầu tiên, Green Bumblebee (Chiến tranh thế giới thứ hai), sử dụng tín hiệu 6 cấp. Các tính toán lý thuyết của các nhà khoa học đã cung cấp cho quân đồng minh thông tin liên lạc được mã hóa đáng tin cậy, cho phép họ tổ chức hơn 3.000 hội nghị. Độ phức tạp tính toán của đồ thị Shannon vẫn chưa được biết. Họ cố gắng hiểu ý nghĩa theo cách vòng vo, tiếp tục chuỗi câu chuyện khi vụ án trở nên phức tạp hơn. Chúng tôi coi số Lovas là một ví dụ đầy màu sắc về những gì đã được nói.

Tốc độ bit

Dung lượng của một kênh thực được tính theo lý thuyết. Một mô hình nhiễu được xây dựng, ví dụ, Gaussian phụ gia, và thu được biểu thức của định lý Shannon-Hartley:

C = B log2 (1 + S/N),

B – băng thông (Hz); S/N – tỷ lệ tín hiệu/nhiễu. Logarit cơ số 2 cho phép bạn tính toán tốc độ bit (bit/s). Độ lớn của tín hiệu và nhiễu được viết bằng vôn vuông hoặc watt. Thay thế decibel cho kết quả sai. Công thức cho mạng không dây ngang hàng hơi khác một chút. Lấy mật độ phổ của nhiễu nhân với băng thông. Các biểu thức riêng biệt cho kênh Fading nhanh và kênh Fading chậm được rút ra.

Tập tin đa phương tiện

Liên quan đến các ứng dụng giải trí, bitrate hiển thị lượng thông tin được lưu trữ và phát lại mỗi giây:

1. Tốc độ lấy mẫu dữ liệu khác nhau.
2. Các mẫu có kích thước khác nhau (bit).
3. Đôi khi việc mã hóa được thực hiện.
4. Các thuật toán chuyên dụng nén thông tin.

Giá trị trung bình vàng được chọn giúp giảm thiểu tốc độ bit và đảm bảo chất lượng có thể chấp nhận được. Đôi khi quá trình nén làm biến dạng vật liệu nguồn kèm theo nhiễu nén một cách không thể phục hồi. Thông thường tốc độ hiển thị số bit trên một đơn vị thời gian âm thanh hoặc video được phát (được trình phát hiển thị). Đôi khi giá trị được tính bằng cách chia kích thước tệp cho tổng thời lượng. Vì kích thước được chỉ định bằng byte nên hệ số nhân được nhập là 8. Tốc độ bit đa phương tiện thường dao động. Tốc độ entropy được gọi là tốc độ tối thiểu đảm bảo bảo quản hoàn toàn vật liệu gốc.

băng đĩa

Tiêu chuẩn CD âm thanh yêu cầu luồng phải được truyền ở tốc độ lấy mẫu 44,1 kHz (độ sâu 16 bit). Âm thanh nổi điển hình bao gồm hai kênh (loa trái, phải). Tốc độ bit tăng gấp đôi thành mono. Thông lượng của kênh điều chế mã xung được xác định bởi biểu thức:

• tốc độ bit = tốc độ lấy mẫu x độ sâu x số kênh.

Tiêu chuẩn CD âm thanh cho con số cuối cùng là 1,4112 Mbit/s. Một phép tính đơn giản cho thấy: 80 phút ghi chiếm 847 MB, không bao gồm tiêu đề. Kích thước file lớn quyết định nhu cầu nén nội dung. Dưới đây là số định dạng MP3:

• 32 kbit/s – chấp nhận được đối với lời nói rõ ràng.
• 96 kbps – ghi chất lượng thấp.
• 0,160 kbit/s là mức yếu.
• 192 kbps là một cái gì đó ở giữa.
• 256 kbps là tiêu chuẩn cho hầu hết các bản nhạc.
• 320 kbps – chất lượng cao.

Hiệu quả là rõ ràng. Giảm tốc độ trong khi tăng chất lượng phát lại. Codec điện thoại đơn giản nhất có tốc độ 8 kbit/s, Opus - 6 kbit/s. Video đòi hỏi khắt khe hơn. Luồng Full HD không nén 10 bit (24 khung hình) chiếm 1,4 Gbps. Nhu cầu các nhà cung cấp liên tục vượt quá các kỷ lục đã thiết lập trước đó trở nên rõ ràng. Việc xem phim cơ bản vào Chủ nhật dành cho gia đình được đo lường bằng trải nghiệm tổng thể của khán giả. Thật khó để giải thích cho người thân hiểu lỗi số hóa hình ảnh là gì.

Các kênh thực tế đang được xây dựng, cung cấp nguồn cung vững chắc. Những lý do tương tự cũng nằm đằng sau sự tiến bộ của các tiêu chuẩn truyền thông kỹ thuật số. Dolby Digital (1994) đã quy định rõ ràng về việc mất thông tin. Buổi chiếu đầu tiên của Batman Returns (1992) được phát từ phim 35mm mang âm thanh nén (320 kbps). Các khung hình video được truyền bằng máy quét CCD và thiết bị sẽ giải nén âm thanh trong suốt quá trình. Được trang bị hệ thống Âm thanh vòm kỹ thuật số 5.1, hội trường yêu cầu xử lý luồng kỹ thuật số thêm.

Các hệ thống thực thường được hình thành bởi một tập hợp các kênh. Ngày nay, âm thanh sang trọng trước đây đang được thay thế bởi Dolby Around 7.1 và Atmos ngày càng phổ biến. Các công nghệ giống hệt nhau có thể được thực hiện theo những cách gần như nguyên bản. Dưới đây là ví dụ về âm thanh tám kênh (7.1):

• Dolby Digital Plus (3/1,7 Mb/giây).
• Dolby TrueHD (18 Mbit/s).

Băng thông được chỉ định khác nhau.

Ví dụ về dung lượng kênh

Hãy xem xét sự phát triển của công nghệ truyền tải thông tin kỹ thuật số.

Modem

1. Cặp âm thanh (1972) – 300 baud.
2. Modem Vadik&Bell 212A (1977) – 1200 baud.
3. Kênh ISDN (1986) – 2 kênh 64 kbit/s (tổng tốc độ – 144 kbit/s).
4. 32bis (1990) – lên tới 19,2 kbit/s.
5. 34 (1994) – 28,8 kbps.
6. 90 (1995) – 56 kbit/s xuôi dòng, 33,6 kbit/s ngược dòng.
7. 92 (1999) – 56/48 kbps xuôi dòng/ngược dòng.
8. ADSL (1998) – lên tới 10 Mbit/s.
9. ADSL2 (2003) – lên tới 12 Mbit/s.
10. ADSL2+ (2005) – lên tới 26 Mbit/s.
11. VDSL2 (2005) – 200 Mbit/s.
12. nhanh (2014) – 1 Gbit/s.

mạng LAN Ethernet

1. Phiên bản thử nghiệm (1975) – 2,94 Mbit/s.
2. 10BASES (1981, cáp đồng trục) – 10 Mbit/s.
3. 10BASE-T (1990, cặp xoắn) – 10 Mbit/s.
4. Ethernet nhanh (1995) – 100 Mbit/s.
5. Gigabit Ethernet (1999) – 1 Gbit/s.
6. 10 Gigabit Ethernet (2003) – 10 Gbit/s.
7. Ethernet 100 Gigabit (2010) – 100 Gbit/s.

Wifi

1. IEEE 802.11 (1997) – 2 Mbit/s.
2. IEEE 802.11b (1999) – 11 Mbit/s.
3. IEEE 802.11a (1999) – 54 Mbit/s.
4. IEEE 802.11g (2003) – 54 Mbit/s.
5. IEEE 802.11n (2007) – 600 Mbit/s.
6. IEEE 802.11ac (2012) – 1000 Mb/giây.

di động

1. Thế hệ đầu tiên:
   1. NMT (1981) – 1,2 kbit/s.
2. 2G:
   1. GSM CSD, D-AMPS (1991) – 14,4 kbit/s.
   2. CẠNH (2003) – 296/118,4 kbps.
3. 3G:
   1. UMTS-FDD (2001) – 384 kbit/s.
   2. UMTS HSDPA (2007) – 14,4 Mbit/s.
   3. UMTS HSPA (2008) – 14,4/5,76 Mbit/s.
   4. HSPA+ (2009) – 28/22 Mbit/s.
   5. CDMA2000 EV-DO Rev. B (2010) – 14,7 Mbit/s.
   6. HSPA+ MIMO (2011) – 42 Mbit/s.
4. 3G+:
   1. IEEE 802.16e (2007) – 144/35 Mbit/s.
   2. LTE (2009) – 100/50 Mbit/s.
5. 4G:
   1. LTE-A (2012) – 115 Mbit/s.
   2. WiMAX 2 (2011-2013, IEEE 802.16m) – 1 Gbit/s (tối đa được cung cấp bởi các đối tượng cố định).

Nhật Bản ngày nay đang giới thiệu thế hệ truyền thông di động thứ năm, tăng cường khả năng truyền tải các gói kỹ thuật số.

Với tiến bộ công nghệ, khả năng của Internet cũng được mở rộng. Tuy nhiên, để người dùng có thể tận dụng tối đa chúng thì cần có đường truyền ổn định và tốc độ cao. Trước hết, nó phụ thuộc vào thông lượng của các kênh truyền thông. Vì vậy, cần phải tìm ra cách đo tốc độ truyền dữ liệu và những yếu tố nào ảnh hưởng đến nó.

Dung lượng kênh truyền thông là gì?

Để làm quen và hiểu thuật ngữ mới, bạn cần biết kênh truyền thông là gì. Nói một cách đơn giản, các kênh liên lạc là các thiết bị và phương tiện để truyền tải qua một khoảng cách. Ví dụ, giao tiếp giữa các máy tính được thực hiện bằng mạng cáp quang và cáp. Ngoài ra, phương thức liên lạc phổ biến là qua kênh radio (máy tính kết nối với modem hoặc mạng Wi-Fi).

Băng thông là tốc độ truyền thông tin tối đa trong một đơn vị thời gian cụ thể.

Thông thường, các đơn vị sau được sử dụng để biểu thị thông lượng:

Đo băng thông

Đo thông lượng là một hoạt động khá quan trọng. Nó được thực hiện để tìm ra tốc độ chính xác của kết nối Internet của bạn. Việc đo lường có thể được thực hiện bằng các bước sau:

• Đơn giản nhất là tải xuống một tệp lớn và gửi nó sang đầu bên kia. Nhược điểm là không thể xác định được độ chính xác của phép đo.
• Ngoài ra, bạn có thể sử dụng tài nguyên speedtest.net. Dịch vụ này cho phép bạn đo độ rộng của kênh Internet “dẫn” đến máy chủ. Tuy nhiên, phương pháp này cũng không phù hợp để đo lường tổng thể, dịch vụ cung cấp dữ liệu về toàn bộ đường dây cho máy chủ chứ không phải về một kênh liên lạc cụ thể. Ngoài ra, đối tượng được đo không có quyền truy cập Internet toàn cầu.
• Giải pháp đo lường tối ưu là tiện ích client-server Iperf. Nó cho phép bạn đo thời gian và lượng dữ liệu được truyền. Sau khi hoàn tất thao tác, chương trình sẽ cung cấp cho người dùng một báo cáo.

Nhờ các phương pháp trên, bạn có thể đo tốc độ thực của kết nối Internet của mình mà không gặp vấn đề gì. Nếu kết quả đo không đáp ứng được nhu cầu hiện tại của bạn thì bạn có thể cần phải nghĩ đến việc thay đổi nhà cung cấp.

Tính toán băng thông

Để tìm và tính dung lượng của đường dây liên lạc cần sử dụng định lý Shannon-Hartley. Nó nói: bạn có thể tìm thấy thông lượng của một kênh (đường truyền) liên lạc bằng cách tính toán mối quan hệ lẫn nhau giữa thông lượng tiềm năng, cũng như băng thông của đường truyền. Công thức tính thông lượng như sau:

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

Trong công thức này, mỗi phần tử đều có ý nghĩa riêng:

• TÔI- biểu thị tham số thông lượng tối đa.
• G- thông số băng thông dành cho truyền tín hiệu.
• BẰNG/ MỘT- Tỷ lệ tiếng ồn và tín hiệu.

Định lý Shannon-Hartley gợi ý rằng để giảm nhiễu bên ngoài hoặc tăng cường độ tín hiệu, tốt nhất nên sử dụng cáp rộng để truyền dữ liệu.

Phương pháp truyền tín hiệu

Ngày nay, có ba cách chính để truyền tín hiệu giữa các máy tính:

• Truyền dẫn qua mạng vô tuyến.
• Truyền dữ liệu qua cáp.
• Truyền dữ liệu qua kết nối cáp quang.

Mỗi phương pháp này có các đặc điểm riêng của các kênh truyền thông, sẽ được thảo luận dưới đây.

Ưu điểm của việc truyền thông tin qua các kênh vô tuyến bao gồm: tính linh hoạt trong sử dụng, dễ cài đặt và cấu hình của thiết bị đó. Theo quy định, một máy phát vô tuyến được sử dụng để thu và truyền tín hiệu. Nó có thể là modem cho máy tính hoặc bộ chuyển đổi Wi-Fi.

Nhược điểm của phương thức truyền này bao gồm không ổn định và tốc độ tương đối thấp, phụ thuộc nhiều vào sự hiện diện của tháp vô tuyến, cũng như chi phí sử dụng cao (Internet di động đắt gần gấp đôi so với Internet “cố định”).

Ưu điểm của việc truyền dữ liệu qua cáp là: độ tin cậy, dễ vận hành và bảo trì. Thông tin được truyền đi bằng dòng điện. Nói một cách tương đối, một dòng điện ở một điện áp nhất định sẽ di chuyển từ điểm A đến điểm B. A sau đó được chuyển đổi thành thông tin. Dây có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ, uốn cong và ứng suất cơ học rất tốt. Những nhược điểm bao gồm tốc độ không ổn định, cũng như kết nối bị suy giảm do mưa hoặc giông bão.

Có lẽ công nghệ truyền dữ liệu tiên tiến nhất hiện nay là sử dụng cáp quang. Hàng triệu ống thủy tinh nhỏ được sử dụng trong thiết kế các kênh truyền thông của mạng kênh truyền thông. Và tín hiệu truyền qua chúng là xung ánh sáng. Vì tốc độ ánh sáng cao hơn nhiều lần so với tốc độ hiện tại nên công nghệ này đã giúp tăng tốc độ kết nối Internet lên hàng trăm lần.

Những nhược điểm bao gồm tính dễ vỡ của cáp quang. Thứ nhất, chúng không thể chịu được hư hỏng cơ học: các ống bị vỡ không thể truyền tín hiệu ánh sáng qua chính chúng và sự thay đổi nhiệt độ đột ngột dẫn đến nứt vỡ. Chà, bức xạ nền tăng lên làm cho các ống bị đục - do đó, tín hiệu có thể bị suy giảm. Ngoài ra, cáp quang rất khó sửa chữa nếu bị đứt nên phải thay thế hoàn toàn.

Điều trên cho thấy rằng theo thời gian, các kênh liên lạc và mạng lưới của các kênh liên lạc được cải thiện, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu tăng lên.

Công suất trung bình của đường dây thông tin liên lạc

Từ những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng các kênh liên lạc khác nhau về tính chất, điều này ảnh hưởng đến tốc độ truyền thông tin. Như đã đề cập trước đó, các kênh liên lạc có thể có dây, không dây hoặc dựa trên việc sử dụng cáp quang. Kiểu tạo mạng dữ liệu cuối cùng là hiệu quả nhất. Và dung lượng kênh liên lạc trung bình của nó là 100 Mbit/s.

Nhịp là gì? Tốc độ bit được đo như thế nào?

Tốc độ bit là thước đo tốc độ kết nối. Được tính bằng bit, đơn vị lưu trữ thông tin nhỏ nhất, trên 1 giây. Nó vốn có trong các kênh liên lạc ở thời kỳ “sơ khai” của Internet: lúc bấy giờ, các tập tin văn bản chủ yếu được truyền tải trên mạng toàn cầu.

Hiện tại, đơn vị đo cơ bản là 1 byte. Ngược lại, nó bằng 8 bit. Người dùng mới bắt đầu thường mắc một sai lầm nghiêm trọng: họ nhầm lẫn giữa kilobit và kilobyte. Đây là lúc nảy sinh sự nhầm lẫn khi một kênh có băng thông 512 kbps không đáp ứng được mong đợi và tạo ra tốc độ chỉ 64 KB/s. Để tránh nhầm lẫn, bạn cần nhớ rằng nếu bit được sử dụng để biểu thị tốc độ thì mục nhập sẽ được thực hiện không có chữ viết tắt: bit/s, kbit/s, kbit/s hoặc kbps.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ Internet

Như bạn đã biết, tốc độ cuối cùng của Internet phụ thuộc vào băng thông của kênh liên lạc. Tốc độ truyền thông tin cũng bị ảnh hưởng bởi:

• Các phương thức kết nối.

Sóng vô tuyến, cáp và cáp quang. Các đặc tính, ưu điểm và nhược điểm của các phương thức kết nối này đã được thảo luận ở trên.

• Tải máy chủ.

Máy chủ càng bận thì việc nhận hoặc truyền các tập tin và tín hiệu càng chậm.

• Sự can thiệp từ bên ngoài.

Nhiễu có tác động lớn nhất đến các kết nối được tạo bằng sóng vô tuyến. Điều này xảy ra do điện thoại di động, radio và các máy thu và phát sóng vô tuyến khác.

• Tình trạng thiết bị mạng.

Tất nhiên, phương thức kết nối, trạng thái máy chủ và sự hiện diện của nhiễu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo Internet tốc độ cao. Tuy nhiên, ngay cả khi các chỉ số trên là bình thường và tốc độ Internet thấp thì vấn đề vẫn tiềm ẩn ở thiết bị mạng của máy tính. Card mạng hiện đại có khả năng hỗ trợ kết nối Internet với tốc độ lên tới 100 Mbit mỗi giây. Trước đây, thẻ có thể cung cấp thông lượng tối đa lần lượt là 30 và 50 Mbps.

Làm thế nào để tăng tốc độ Internet?

Như đã đề cập trước đó, thông lượng của kênh liên lạc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương thức kết nối, hiệu suất của máy chủ, sự hiện diện của tiếng ồn và nhiễu cũng như tình trạng của thiết bị mạng. Để tăng tốc độ kết nối tại nhà, bạn có thể thay thế thiết bị mạng bằng thiết bị mạng cao cấp hơn cũng như chuyển sang phương thức kết nối khác (từ sóng vô tuyến đến cáp hoặc cáp quang).

Cuối cùng

Tóm lại, điều đáng nói là băng thông kênh liên lạc và tốc độ Internet không giống nhau. Để tính đại lượng đầu tiên, cần sử dụng định luật Shannon-Hartley. Theo ông, có thể giảm nhiễu và tăng cường độ tín hiệu bằng cách thay thế kênh truyền bằng kênh rộng hơn.

Tăng tốc độ kết nối Internet của bạn cũng có thể. Nhưng nó được thực hiện bằng cách thay đổi nhà cung cấp, thay thế phương thức kết nối, cải tiến thiết bị mạng, đồng thời bảo vệ các thiết bị truyền và nhận thông tin từ các nguồn gây nhiễu.