نرخ داده کانال اندازه گیری می شود. سرعت انتقال اطلاعات از طریق یک کانال ارتباطی، واحدهای اندازه گیری، مشکلات انتقال در شبکه های تلفن

سرعت اینترنت مقدار اطلاعات دریافتی و ارسال شده توسط رایانه در یک بازه زمانی معین است. اکنون این پارامتر اغلب با مگابیت در ثانیه اندازه گیری می شود، اما این تنها مقدار نیست، کیلوبیت در ثانیه نیز می تواند استفاده شود. گیگابیت ها هنوز در زندگی روزمره استفاده نمی شوند.

در عین حال، حجم فایل های منتقل شده معمولاً بر حسب بایت اندازه گیری می شود، اما زمان در نظر گرفته نمی شود. به عنوان مثال: بایت، مگابایت یا گیگابایت.

محاسبه زمان دانلود فایل از شبکه با استفاده از یک فرمول ساده بسیار آسان است. معلوم است که کوچکترین مقدار اطلاعات کمی است. سپس بایت می آید که حاوی 8 بیت اطلاعات است. بنابراین، سرعت 10 مگابیت در ثانیه (10/8 = 1.25) به شما امکان انتقال 1.25 مگابایت در ثانیه را می دهد. خوب، 100 مگابیت در ثانیه - 12.5 مگابایت (100/8)، به ترتیب.

همچنین می توانید محاسبه کنید که چقدر طول می کشد تا یک فایل با اندازه معین از اینترنت دانلود شود. به عنوان مثال یک فیلم 2 گیگابایتی که با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه دانلود شده است در 3 دقیقه قابل دانلود است. 2 گیگابایت 2048 مگابایت است که باید تقسیم بر 12.5 شود. 163 ثانیه می گیریم که حدودا 3 دقیقه است.
متأسفانه همه با واحدهایی که در آنها اندازه گیری اطلاعات مرسوم است آشنا نیستند، بنابراین به واحدهای اصلی اشاره می کنیم:

1 بایت 8 بیت است
1 کیلوبایت (KB) معادل 1024 بایت است
1 مگابایت (MB) برابر با 1024 کیلوبایت خواهد بود
1 گیگابایت (گیگابایت) برابر با 1024 مگابایت است
1 ترابایت - 1024 گیگابایت

چه چیزی روی سرعت تاثیر می گذارد

سرعت کار اینترنت روی دستگاه در درجه اول به موارد زیر بستگی دارد:

از طرح تعرفه ارائه شده توسط ارائه دهنده
از پهنای باند کانال. اغلب ارائه دهنده سرعت کلی را برای مشترکین فراهم می کند. یعنی کانال به همه تقسیم می شود و اگر همه کاربران به طور فعال از شبکه استفاده کنند، ممکن است سرعت کاهش یابد.
از محل و تنظیمات سایتی که کاربر به آن دسترسی دارد. برخی از منابع دارای محدودیت هایی هستند و به شما اجازه نمی دهند هنگام دانلود از یک آستانه خاص تجاوز کنید. همچنین ممکن است سایت در قاره دیگری واقع شده باشد که این موضوع نیز بر دانلود تاثیر می گذارد.

در برخی موارد، نرخ انتقال داده تحت تأثیر عوامل خارجی و داخلی قرار می گیرد، از جمله:

محل دسترسی به سرور
تنظیم و عرض کانال روتر Wi-Fi، اگر اتصال "از طریق هوا" باشد
برنامه های در حال اجرا بر روی دستگاه
آنتی ویروس ها و فایروال ها
راه اندازی سیستم عامل و کامپیوتر

ما در عصری زندگی می کنیم که فناوری های دیجیتال به سرعت در حال توسعه هستند. تصور واقعیت مدرن بدون رایانه‌های شخصی، لپ‌تاپ، تبلت، گوشی‌های هوشمند و سایر ابزارهای الکترونیکی که جدا از یکدیگر عمل نمی‌کنند، اما در یک شبکه محلی متحد شده و به شبکه جهانی متصل هستند، دشوار است.

مشخصه مهم همه این دستگاه ها پهنای باند آداپتور شبکه است که نرخ انتقال داده را در یک شبکه محلی یا جهانی تعیین می کند. علاوه بر این، ویژگی های سرعت کانال انتقال اطلاعات مهم است. در نسل جدید دستگاه‌های الکترونیکی، نه تنها خواندن اطلاعات متنی بدون نقص و فریز امکان‌پذیر است، بلکه امکان پخش راحت فایل‌های چند رسانه‌ای (تصاویر و عکس‌ها با وضوح بالا، موسیقی، ویدیو، بازی‌های آنلاین) نیز وجود دارد.

سرعت انتقال اطلاعات چگونه اندازه گیری می شود؟

برای تعیین این پارامتر، باید زمان ارسال داده ها و مقدار اطلاعات ارسال شده را بدانید. با گذشت زمان همه چیز مشخص است، اما میزان اطلاعات چقدر است و چگونه می توان آن را اندازه گیری کرد؟

در تمام دستگاه های الکترونیکی که اساساً رایانه هستند، اطلاعات ذخیره شده، پردازش شده و ارسال شده در سیستم باینری با صفر (بدون سیگنال) و یک (سیگنال وجود دارد) کدگذاری می شود. یک صفر یا یک واحد یک بیت، 8 بیت یک بایت، 1024 بایت (دو به توان دهم) یک کیلوبایت، 1024 کیلوبایت یک مگابایت است. بعدی گیگابایت، ترابایت و واحدهای بزرگتر هستند. این واحدها معمولاً برای تعیین میزان اطلاعات ذخیره شده و پردازش شده در هر دستگاه خاص استفاده می شوند.

مقدار اطلاعات ارسال شده از یک دستگاه به دستگاه دیگر بر حسب کیلوبیت، مگابیت، گیگابیت اندازه گیری می شود. یک کیلوبیت هزار بیت (1000/8 بایت)، یک مگابیت هزار کیلوبیت (1000/8 مگابایت) و غیره است. سرعت انتقال داده ها معمولاً برحسب مقدار اطلاعات ارسالی در یک ثانیه (تعداد کیلوبیت در ثانیه، مگابیت در ثانیه، گیگابیت در ثانیه) نشان داده می شود.

نرخ داده خط تلفن

در حال حاضر برای اتصال به شبکه جهانی از طریق خط تلفن که در ابتدا تنها کانال اتصال به اینترنت بود، از فناوری مودم ADSL عمدتاً استفاده می شود. قادر است خطوط تلفن آنالوگ را به امکانات انتقال داده با سرعت بالا تبدیل کند. سرعت اتصال به اینترنت به 6 مگابیت در ثانیه می رسد و حداکثر سرعت انتقال داده از طریق یک خط تلفن طبق فناوری های قدیمی از 30 کیلوبیت در ثانیه تجاوز نمی کند.

سرعت انتقال داده در شبکه های تلفن همراه

استانداردهای 2g، 3g و 4g در شبکه های تلفن همراه استفاده می شود.

2g به دلیل نیاز به تغییر سیگنال آنالوگ به دیجیتال در اوایل دهه 90 جایگزین 1g شد. در تلفن های همراهی که از 2g پشتیبانی می کردند، امکان ارسال اطلاعات گرافیکی فراهم شد. حداکثر سرعت انتقال داده 2 گرم از 14 کیلوبیت در ثانیه فراتر رفت. در ارتباط با ظهور اینترنت موبایل، یک شبکه 2.5g نیز ایجاد شد.

در سال 2002، نسل سوم شبکه در ژاپن توسعه یافت، اما تولید انبوه تلفن های همراه 3g خیلی دیرتر آغاز شد. حداکثر سرعت انتقال داده بیش از 3g به ترتیبی افزایش یافته و به 2 مگابیت در ثانیه رسیده است.

دارندگان جدیدترین گوشی های هوشمند این فرصت را دارند که از مزایای شبکه 4g نهایت استفاده را ببرند. بهبود آن همچنان ادامه دارد. این به افرادی که در شهرهای کوچک زندگی می کنند اجازه می دهد تا آزادانه به اینترنت دسترسی داشته باشند و آن را بسیار سودآورتر از اتصال از دستگاه های ثابت می کند. حداکثر سرعت انتقال داده 4g به سادگی بسیار زیاد است - 1 گیگابیت در ثانیه.

شبکه های lte به همان نسل 4g تعلق دارند. استاندارد lte اولین و قدیمی ترین نسخه 4g است. در نتیجه، حداکثر نرخ انتقال داده در lte به طور قابل توجهی کمتر در 150 مگابیت بر ثانیه است.

نرخ داده از طریق کابل فیبر نوری

انتقال اطلاعات از طریق کابل فیبر نوری بسیار سریع ترین در شبکه های کامپیوتری است. در سال 2014، دانشمندان دانمارکی به حداکثر سرعت انتقال داده از طریق فیبر نوری 43 ترابیت در ثانیه دست یافتند.

چند ماه بعد، دانشمندان ایالات متحده و هلند سرعت 255 ترابیت در ثانیه را نشان دادند. بزرگی بسیار زیاد است، اما با حد مجاز فاصله دارد. در سال 2020 برنامه ریزی شده است که به 1000 ترابیت در ثانیه برسد. سرعت انتقال اطلاعات از طریق فیبر نوری عملا نامحدود است.

سرعت دانلود وای فای

Wi-Fi یک علامت تجاری برای شبکه های کامپیوتری بی سیم است که توسط استاندارد IEEE 802.11 متحد شده است که در آن اطلاعات از طریق کانال های رادیویی منتقل می شود. از نظر تئوری، حداکثر سرعت انتقال اطلاعات وای فای 300 مگابیت در ثانیه است، اما در واقعیت، برای بهترین مدل های روتر، از 100 مگابیت در ثانیه فراتر نمی رود.

از مزایای Wi-Fi می توان به قابلیت اتصال بی سیم به اینترنت با استفاده از یک روتر برای چندین دستگاه به طور همزمان و سطح کم انتشار رادیویی اشاره کرد که نسبت به تلفن های همراه در زمان استفاده از آنها یک مرتبه قدر کمتر است.

کلید واژه ها:

سرعت انتقال داده

بیت در ثانیه

سرعت انتقال داده مهمترین ویژگی یک خط ارتباطی است. پس از مطالعه این پاراگراف، نحوه حل مشکلات مربوط به انتقال داده از طریق شبکه را خواهید آموخت.

واحدها

بیایید به یاد بیاوریم که سرعت در موقعیت هایی که قبلاً برای ما آشناست اندازه گیری می شود. برای یک ماشین، سرعت مسافت طی شده در واحد زمان است. سرعت بر حسب کیلومتر در ساعت یا متر بر ثانیه اندازه گیری می شود. در کارهای انتقال سیال، سرعت بر حسب لیتر در دقیقه (یا در ثانیه، در ساعت) اندازه گیری می شود.

جای تعجب نیست که در مشکلات انتقال داده ها، سرعت، مقدار داده های ارسال شده از طریق شبکه در واحد زمان (اغلب در هر ثانیه) خواهد بود.

مقدار داده را می توان در هر واحد از مقدار اطلاعات اندازه گیری کرد: بیت ها، بایت ها، کیلوبایت ها و غیره. اما در عمل، سرعت انتقال داده ها اغلب بر حسب بیت در ثانیه (bps) اندازه گیری می شود.

در شبکه های پرسرعت، نرخ تبادل داده می تواند میلیون ها و میلیاردها بیت در ثانیه باشد، بنابراین واحدهای متعددی استفاده می شود: 1 کیلوبیت در ثانیه (کیلوبیت در ثانیه)، 1 مگابیت در ثانیه (مگابیت در ثانیه) و 1 گیگابیت در ثانیه (گیگابیت در ثانیه).

1 کیلوبیت در ثانیه = 1000 bps 1 مگابیت در ثانیه = 1000000 bps 1 گیگابیت در ثانیه = 1,000,000,000 bps

لطفاً توجه داشته باشید که در اینجا پیشوندهای "kilo-"، "mega-" و "giga-" نشان دهنده (مانند سیستم بین المللی واحدهای SI) افزایش دقیقاً هزار، یک میلیون و یک میلیارد برابر است. به یاد بیاورید که در واحدهای اندازه گیری سنتی مقدار اطلاعات"کیلو" به معنای افزایش 1024 برابری، "مگا" - 1024 2 و "گیگا" - 1024 3 است.

وظایف

اجازه دهید سرعت انتقال داده در برخی از شبکه ها برابر باشد v bps یعنی در یک ثانیه منتقل می شود vبیت، اما تیثانیه - v × tبیت ها

وظیفه 1. سرعت انتقال داده از طریق خط ارتباطی 80 bps است. در عرض 5 دقیقه چند بایت منتقل می شود؟

تصمیم گیری. همانطور که می دانید مقدار اطلاعات با فرمول محاسبه می شود من = v × t. در این مورد v= 80 bps و تی= 5 دقیقه اما سرعت بر حسب بیت داده می شود یک ثانیه به من بدهید، و زمان در دقایق، بنابراین برای دریافت پاسخ صحیح، باید دقیقه را به ثانیه تبدیل کنید:

تی= 5 × 60 = 300 ثانیه

و تنها پس از آن ضرب را انجام دهید. ابتدا مقدار اطلاعات را در بیت بدست می آوریم:

من= 80 bps × 300 s = 24000 بیت

سپس آن را به بایت تبدیل می کنیم:

من= 24000: 8 بایت = 3000 بایت

پاسخ: 3000 بایت

وظیفه 2. سرعت انتقال داده از طریق خط ارتباطی 100 bps است. انتقال یک فایل 125 بایتی چند ثانیه طول می کشد؟

تصمیم گیری. ما سرعت داده را می دانیم ( v= 100 bps) و مقدار اطلاعات ( من= 125 بایت). از فرمول من = v × tما گرفتیم

تی= من: v

اما سرعت تنظیم شده است بیت هادر هر ثانیه، و مقدار اطلاعات - در بایت ها. بنابراین، برای "پیوستن" به واحدهای اندازه گیری، ابتدا باید مقدار اطلاعات را به بیت (یا سرعت را به بایت در ثانیه!) تبدیل کنید.

من= 125 × 8 بیت = 1000 بیت.

اکنون زمان انتقال را پیدا می کنیم:

تی= 1000 : 100 = 10 ثانیه .

پاسخ: 10 ثانیه.

وظیفه 3. اگر یک فایل 200 بایتی در 16 ثانیه انتقال داده شود، میانگین سرعت انتقال داده (به بیت در ثانیه) چقدر است؟

تصمیم گیری. ما میزان اطلاعات را می دانیم من= 200 بایت) و زمان انتقال داده ( تی= 16 ثانیه). از فرمول من = v × tما گرفتیم

v= من: تی

اما اندازه فایل تنظیم شده است بایت ها، و نرخ انتقال باید در به دست آید بیت هادر هر ثانیه بنابراین، ابتدا مقدار اطلاعات را به بیت ترجمه می کنیم:

من= 200 × 8 بیت = 1600 بیت.

حالا میانگین سرعت را پیدا کنید

v= 1600 : 16 = 100 bps .

لطفاً توجه داشته باشید که ما در مورد میانگین نرخ انتقال صحبت می کنیم، زیرا در هنگام تبادل داده می تواند تغییر کند.

پاسخ: 100 bps

1. نرخ انتقال داده در شبکه های کامپیوتری با چه واحدهایی اندازه گیری می شود؟

2. پیشوندهای "kilo-" "mega-" و "giga-" از نظر سرعت انتقال اطلاعات به چه معنا هستند؟ به نظر شما چرا این پیشوندها مانند واحدهای اندازه گیری مقدار اطلاعات نیستند؟

3. برای حل مشکلات سرعت انتقال اطلاعات از چه فرمولی استفاده می شود؟

4. به نظر شما دلیل اصلی اشتباهات در حل چنین مشکلاتی چیست؟

1. چند بایت اطلاعات در 24 ثانیه از طریق یک خط ارتباطی با سرعت 1500 بیت در ثانیه ارسال می شود؟

2. چند بایت اطلاعات در 15 ثانیه از طریق یک خط ارتباطی با سرعت 9600 bps ارسال می شود؟

3. چند بایت اطلاعات در 16 ثانیه از طریق یک خط ارتباطی با سرعت 256000 بیت در ثانیه منتقل می شود؟

4. انتقال یک فایل 5 کیلوبایتی از طریق اتصال 1024 بیت بر ثانیه چند ثانیه طول می کشد؟

5. چند ثانیه طول می کشد تا یک فایل 800 بایتی روی یک لینک 200 bps منتقل شود؟

6. انتقال یک فایل 256 کیلوبایتی روی لینک 64 بایت در ثانیه چند ثانیه طول می کشد؟

7. این کتاب که دارای 400 صفحه متن است (هر صفحه شامل 30 خط 60 کاراکتری می باشد) با کدگذاری 8 بیتی کدگذاری شده است. چند ثانیه طول می کشد تا این کتاب از طریق پیوند 5 کیلوبیت بر ثانیه ارسال شود؟

8. اگر یک فایل 400 بایتی در 5 ثانیه منتقل شود چند بیت در ثانیه از طریق خط ارتباطی منتقل می شود؟

9. اگر یک فایل 2 کیلوبایتی در 8 ثانیه منتقل شود چند بیت در ثانیه از طریق خط ارتباطی منتقل می شود؟

10. اگر یک فایل 100 کیلوبایتی در 16 ثانیه منتقل شود چند بایت در ثانیه از طریق خط ارتباطی منتقل می شود؟

نکات مهم در فصل 1: · علوم کامپیوتر طیف وسیعی از مسائل مربوط به پردازش خودکار داده ها را مطالعه می کند. انسان با کمک حواس اطلاعاتی درباره دنیای اطراف خود دریافت می کند. · داده ها اطلاعات ثابت (رمزگذاری شده) است. کامپیوترها فقط با داده کار می کنند. · سیگنال تغییر در خصوصیات یک حامل اطلاعات است. پیام مجموعه ای از سیگنال ها است. · فرآیندهای اطلاعاتی اصلی، انتقال و پردازش اطلاعات (داده) است. حداقل واحد اندازه گیری برای مقدار اطلاعات کمی است. این نام مقدار اطلاعاتی است که می توان با استفاده از یک رقم باینری ("0" یا "1") رمزگذاری کرد. · از طريق منبیت ها را می توان رمزگذاری کرد 2 منگزینه های مختلف · 1 بایت شامل 8 بیت است. · پیشوندهای باینری در واحدهای اندازه گیری مقدار اطلاعات استفاده می شود: 1 کیلوبایت = 2 10 بایت = 1024 بایت 1 مگابایت = 2 20 بایت 1 گیگابایت = 2 30 بایت · حجم اطلاعات متن با طول متن و قدرت الفبا هرچه حروف الفبا بیشتر باشد، حجم اطلاعات یک کاراکتر (و متن به عنوان یک کل) بیشتر خواهد بود. · بیشتر نقشه ها در رایانه ها در قالب شطرنجی، یعنی به صورت مجموعه ای از نقاط با رنگ های مختلف (پیکسل) کدگذاری می شوند. پیکسل کوچکترین عنصر در یک تصویر است که می توانید یک رنگ سفارشی برای آن تعیین کنید. حجم اطلاعات یک عکس با تعداد پیکسل ها و تعداد رنگ های استفاده شده تعیین می شود. هرچه رنگ های بیشتری در تصویر استفاده شود، حجم اطلاعات یک پیکسل (و تصویر در کل) بیشتر خواهد بود. · سرعت انتقال داده معمولاً بر حسب بیت در ثانیه (bps) اندازه گیری می شود. · واحدهای نرخ داده از پیشوندهای اعشاری استفاده می کنند: 1 کیلوبیت در ثانیه = 1000 جفت در ثانیه 1 مگابیت در ثانیه = 1،000،000 bps، 1 گیگابیت در ثانیه = 1،000،000،000 bps

البته به جای 0 و 1 می توانید از هر دو کاراکتر استفاده کنید.

کلمه انگلیسی بیتمخفف عبارت است رقم دودویی، "رقم دودویی".

نوع دیگری از زبان وجود دارد که شامل چینی، کره ای، ژاپنی است. آنها استفاده می کنند هیروگلیفکه هر کدام بیانگر یک کلمه یا مفهوم جداگانه است.

کلمه انگلیسی پیکسلمخفف است عنصر تصویر، عنصر طراحی.

اطلاعات کلی

در بیشتر موارد، اطلاعات به صورت متوالی در شبکه ها منتقل می شود. بیت های داده به نوبه خود از طریق یک کانال ارتباطی، کابلی یا بی سیم منتقل می شوند. شکل 1 دنباله ای از بیت ها را نشان می دهد که توسط یک کامپیوتر یا مدار دیجیتال دیگری منتقل می شوند. چنین سیگنال داده ای اغلب به عنوان اصلی شناخته می شود. داده ها با دو سطح ولتاژ نمایش داده می شوند، به عنوان مثال +3 ولت برای منطق یک و 0.2 ولت برای منطق صفر. سطوح دیگر را می توان استفاده کرد. در قالب کد بدون بازگشت به صفر (NRZ) (شکل 1)، سیگنال بر خلاف فرمت بازگشت به صفر (RZ) پس از هر بیت به حالت خنثی باز نمی گردد.

میزان بیت

نرخ داده R بر حسب بیت در ثانیه (bps یا bps) بیان می شود. نرخ تابعی از طول عمر بیت یا زمان بیت (T B) است (شکل 1):

به این نرخ عرض کانال نیز گفته می شود و با حرف C نشان داده می شود.

R = 1/10 × 10 - 9 = 100 Mbps

این معمولاً به صورت 100 مگابیت در ثانیه نوشته می شود.

بیت های سرویس

نرخ بیت به طور کلی نرخ انتقال داده واقعی را مشخص می کند. با این حال، در بیشتر پروتکل‌های سریال، داده‌ها تنها بخشی از یک قاب یا بسته پیچیده‌تر هستند که شامل آدرس منبع، آدرس مقصد، بیت‌های تشخیص خطا و تصحیح کد و همچنین اطلاعات یا بیت‌های کنترلی دیگر است. در چارچوب پروتکل، داده ها payload نامیده می شوند. بیت هایی که داده نیستند، بیت های سربار نامیده می شوند. گاهی اوقات تعداد بیت های سرویس می تواند قابل توجه باشد - از 20٪ تا 50٪، بسته به تعداد کل بیت های مفید منتقل شده از طریق کانال.

به عنوان مثال، یک فریم پروتکل اترنت، بسته به مقدار داده مفید، می تواند تا 1542 بایت یا اکتت داشته باشد. محموله می تواند از 42 تا 1500 اکتت باشد. با حداکثر تعداد اکتت مفید، تنها 42/1542 اکتت سرویس یا 2.7٪ وجود خواهد داشت. اگر بایت های مفید کمتری وجود داشت تعداد آنها بیشتر می شد. این نسبت که به عنوان کارایی پروتکل نیز شناخته می شود، معمولاً به صورت درصدی از مقدار بار حداکثر اندازه فریم بیان می شود:

کارایی پروتکل = بار / اندازه فریم = 1500/1542 = 0.9727 یا 97.3٪

به طور کلی، برای نشان دادن نرخ واقعی داده شبکه، نرخ واقعی خط بسته به مقدار سربار یک فاکتور افزایش می یابد. در اترنت یک گیگابیتی، سرعت واقعی خط 1.25 گیگابیت بر ثانیه است، در حالی که سرعت انتقال داده 1 گیگابیت بر ثانیه است. برای اترنت 10 گیگابیت بر ثانیه، این مقادیر به ترتیب 10.3125 گیگابیت بر ثانیه و 10 گیگابیت بر ثانیه است. هنگام تخمین نرخ داده یک شبکه، می توان از مفاهیمی مانند توان عملیاتی، نرخ بار بار یا نرخ موثر داده نیز استفاده کرد.

نرخ باود

اصطلاح "باد" از نام مهندس فرانسوی امیل باودو گرفته شده است که کد تله تایپ 5 بیتی را اختراع کرد. نرخ باود تعداد تغییرات سیگنال یا نماد را در یک ثانیه بیان می کند. نماد یکی از چندین تغییر ولتاژ، فرکانس یا فاز است.

فرمت باینری NRZ دارای دو نماد است که با سطوح ولتاژ نشان داده می شود، یکی برای هر 0 یا 1. در این مورد، نرخ باود یا نرخ نماد همان نرخ بیت است. با این حال، ممکن است بیش از دو نماد در یک بازه انتقال وجود داشته باشد که به موجب آن چندین بیت به هر نماد اختصاص داده می شود. در این حالت، داده ها در هر کانال ارتباطی فقط با استفاده از مدولاسیون قابل انتقال هستند.

هنگامی که رسانه انتقال نمی تواند سیگنال اصلی را پردازش کند، مدولاسیون به منصه ظهور می رسد. البته ما در مورد شبکه های بی سیم صحبت می کنیم. سیگنال های باینری اصلی را نمی توان مستقیماً منتقل کرد، آنها باید به یک حامل فرکانس رادیویی منتقل شوند. برخی از پروتکل های کابل نیز از مدولاسیون برای افزایش سرعت انتقال استفاده می کنند. این "انتقال باند پهن" نامیده می شود.
بالا: سیگنال تعدیل کننده، سیگنال اصلی

با استفاده از کاراکترهای ترکیبی، هر کدام می توانند چندین بیت را حمل کنند. به عنوان مثال، اگر نرخ نماد 4800 باود باشد و هر نماد از دو بیت تشکیل شده باشد، نرخ کل داده 9600 bps خواهد بود. معمولاً تعداد کاراکترها با مقداری توان 2 نشان داده می شود. اگر N تعداد بیت های یک کاراکتر باشد، تعداد کاراکترهای مورد نیاز S = 2N خواهد بود. بنابراین کل نرخ داده برابر است با:

R = نرخ باود × log 2 S = نرخ باود × 3.32 log 1 0 S

اگر نرخ باود 4800 باشد و در هر کاراکتر دو بیت وجود داشته باشد، تعداد کاراکترها 22 = 4 است.

سپس میزان بیت این است:

R = 4800 × 3.32log (4) = 4800 × 2 = 9600 bps

با یک نماد در هر بیت، مانند فرمت NRZ باینری، نرخ بیت و باد یکسان است.

مدولاسیون چند سطحی

نرخ بیت بالا را می توان با بسیاری از روش های مدولاسیون ارائه کرد. به عنوان مثال، در کلیدهای تغییر فرکانس (FSK)، معمولاً از دو فرکانس مختلف در هر بازه نماد برای نشان دادن 0 و 1 های منطقی استفاده می شود. در اینجا نرخ بیت برابر با نرخ باد است. اما اگر هر کاراکتر نشان دهنده دو بیت باشد، چهار فرکانس (4FSK) مورد نیاز است. در 4FSK، نرخ بیت دو برابر نرخ باود است.

مثال متداول دیگر، کلید زدن تغییر فاز (PSK) است. در PSK باینری، هر نماد نشان دهنده 0 یا 1 است. باینری 0 مربوط به 0 درجه و باینری 1 تا 180 درجه است. با یک بیت در هر نماد، نرخ بیت برابر با نرخ باد است. با این حال، نسبت تعداد بیت ها و کاراکترها به راحتی قابل افزایش است (جدول 1 را ببینید).

میز 1.	کلید زنی تغییر فاز باینری
بیت ها تغییر فاز (درجه)

به عنوان مثال، PSK مربعی دارای دو بیت در هر نماد است. با این ساختار و دو بیت در هر باد، نرخ بیت دو برابر نرخ باد است. با سه بیت در هر باود، مدولاسیون 8PSK خواهد بود و هشت تغییر فاز مختلف نشان دهنده سه بیت خواهد بود. و در 16PSK، 16 تغییر فاز بیانگر 4 بیت است.

یک شکل منحصر به فرد مدولاسیون چند سطحی مدولاسیون دامنه مربعی (QAM) است. برای ایجاد نمادهایی که چندین بیت را نشان می دهند، QAM از ترکیبی از سطوح دامنه مختلف و جابجایی فاز استفاده می کند. به عنوان مثال، 16QAM چهار بیت در هر نماد را رمزگذاری می کند. نمادها ترکیبی از سطوح مختلف دامنه و تغییر فاز هستند.

برای نمایش بصری دامنه و فاز حامل برای هر مقدار از کد 4 بیتی، از نمودار مربعی استفاده می شود که نام عاشقانه "صورت فلکی سیگنال" را نیز دارد (شکل 2). هر نقطه مربوط به دامنه حامل و تغییر فاز خاصی است. در مجموع 16 کاراکتر با چهار بیت در هر کاراکتر کدگذاری شده است که در نتیجه نرخ بیت 4 برابر نرخ باود است.

چرا چند بیت در هر باود؟

با ارسال بیش از یک بیت در هر باود، می توانید داده ها را با سرعت بالا از طریق کانال باریکتر ارسال کنید. لازم به یادآوری است که حداکثر نرخ انتقال داده ممکن توسط پهنای باند کانال انتقال تعیین می شود.
اگر بدترین حالت درهم تنیدگی صفر و یک را در جریان داده در نظر بگیریم، حداکثر نرخ بیت نظری C بر حسب بیت برای پهنای باند معین B برابر خواهد بود با:

یا پهنای باند با حداکثر سرعت:

برای انتقال سیگنال با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه، شما نیاز دارید:

B = 1/2 = 0.5 مگاهرتز یا 500 کیلوهرتز

هنگام استفاده از مدولاسیون چند سطحی با چند بیت در هر نماد، حداکثر نرخ داده نظری خواهد بود:

در اینجا N تعداد کاراکترهای یک بازه کاراکتر است:

log 2 N = 3.32 log10N

پهنای باند مورد نیاز برای ارائه سرعت مورد نظر برای تعداد معینی از سطوح به صورت زیر محاسبه می شود:

به عنوان مثال، پهنای باند مورد نیاز برای دستیابی به نرخ انتقال 1 مگابیت در ثانیه با دو بیت در هر نماد و چهار سطح را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

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

B = 1/2 (2) = 1/4 = 0.25 مگاهرتز

تعداد نمادهای مورد نیاز برای به دست آوردن نرخ داده مورد نظر در یک پهنای باند ثابت را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:

3.32 log 10 N = C/2B

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

N = log-1 (C/6.64B)

با استفاده از مثال قبلی، تعداد نمادهای مورد نیاز برای ارسال با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه در یک کانال 250 کیلوهرتز به صورت زیر ارائه می شود:

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

N = log-1 (0.602) = 4 نماد

این محاسبات فرض می کنند که هیچ نویز در کانال وجود ندارد. برای محاسبه نویز، باید قضیه شانون هارتلی را اعمال کنید:

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

ج - پهنای باند کانال بر حسب بیت در ثانیه،
ب - پهنای باند کانال بر حسب هرتز،
S/N - نسبت سیگنال به نویز.

به صورت لگاریتم اعشاری:

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

حداکثر سرعت در یک کانال 0.25 مگاهرتز با نسبت S/N 30 دسی بل چقدر است؟ 30 دسی بل به 1000 ترجمه می شود. بنابراین، حداکثر سرعت:

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

قضیه شانون هارتلی به طور خاص بیان نمی کند که مدولاسیون چند سطحی باید برای دستیابی به این نتیجه نظری اعمال شود. با استفاده از روش قبلی، می توانید دریابید که برای هر کاراکتر چند بیت لازم است:

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

N = log-1 (1.5) = 32 کاراکتر

استفاده از 32 کاراکتر به معنای پنج بیت در هر کاراکتر است (25 = 32).

نمونه های اندازه گیری نرخ باود

تقریباً همه اتصالات با سرعت بالا از نوعی انتقال پهن باند استفاده می کنند. در طرح‌های مدولاسیون Wi-Fi، تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) از QPSK، 16QAM و 64QAM استفاده می‌کند.

همین امر در مورد وایمکس و فناوری سلولی 4G تکامل بلندمدت (LTE) نیز صادق است. انتقال سیگنال های تلویزیونی آنالوگ و دیجیتال در سیستم های تلویزیون کابلی و دسترسی به اینترنت پرسرعت بر اساس 16QAM و 64QAM است، در حالی که ارتباطات ماهواره ای از QPSK و نسخه های مختلف QAM استفاده می کند.

برای سیستم های رادیویی سیار زمینی ایمنی عمومی، استانداردهای مدولاسیون صدا و داده 4FSK اخیراً پذیرفته شده است. این روش باریک کردن پهنای باند برای کاهش پهنای باند از 25 کیلوهرتز در هر کانال به 12.5 کیلوهرتز و در نهایت به 6.25 کیلوهرتز طراحی شده است. در نتیجه می توان کانال های بیشتری را برای سایر رادیوها در همان محدوده طیفی قرار داد.

تلویزیون با کیفیت بالا در ایالات متحده از تکنیک مدولاسیونی به نام باند جانبی هشت سطحی (سیگنال دهی سطحی با باند جانبی تا حدی سرکوب شده) یا 8VSB استفاده می کند. این روش به ازای هر نماد سه بیت را در 8 سطح دامنه تخصیص می دهد که اجازه می دهد 10800 نماد در ثانیه ارسال شود. با 3 بیت در هر نماد، سرعت کل 3 × 10800000 = 32.4 مگابیت در ثانیه خواهد بود. در ترکیب با روش VSB، که تنها یک باند جانبی کامل و بخشی از باند دیگر را ارسال می‌کند، داده‌های صوتی و تصویری با کیفیت بالا را می‌توان از طریق یک کانال تلویزیونی 6 مگاهرتز ارسال کرد.

همه بارها و بارها در مورد شبکه های نسل دوم، سوم و چهارم ارتباطات سیار شنیده اند. برخی ممکن است قبلاً در مورد شبکه های آینده - نسل پنجم - خوانده باشند. اما سؤالات - معنای G، E، 3G، H، 3G +، 4G یا LTE در صفحه نمایش تلفن هوشمند چیست و چه چیزی در این میان سریعتر است، هنوز برای بسیاری از مردم نگران کننده است. ما به آنها پاسخ خواهیم داد.

این نمادها نوع اتصال گوشی هوشمند، تبلت یا مودم شما به شبکه تلفن همراه را نشان می دهد.

1. جی(GPRS - General Packet Radio Services): کندترین و منسوخ ترین گزینه اتصال داده بسته. اولین استاندارد اینترنت همراه ساخته شده بر روی GSM (پس از اتصال CSD تا 9.6 کیلوبیت بر ثانیه). حداکثر سرعت کانال GPRS 171.2 کیلوبیت بر ثانیه است. در عین حال، واقعی، به عنوان یک قاعده، مرتبه ای از قدر پایین تر است، و اینترنت در اینجا اصولا همیشه کاربردی نیست.

2. E(EDGE یا EGPRS - افزایش نرخ داده برای GSM Evolution): افزودنی سریعتر در 2G و 2.5G. فناوری انتقال اطلاعات دیجیتال سرعت EDGE حدود 3 برابر بیشتر از GPRS است: تا 474.6 کیلوبیت بر ثانیه. با این حال، آن نیز متعلق به نسل دوم ارتباطات بی سیم است و در حال حاضر منسوخ شده است. سرعت واقعی EDGE معمولاً در محدوده 150-200 کیلوبیت بر ثانیه نگه داشته می شود و مستقیماً به موقعیت مکانی مشترک بستگی دارد - یعنی حجم کاری ایستگاه پایه در یک منطقه خاص.

3. 3 جی(نسل سوم - نسل سوم). در اینجا، نه تنها انتقال داده ها از طریق شبکه امکان پذیر است، بلکه "صداها" نیز امکان پذیر است. کیفیت انتقال صدا در شبکه‌های 3G (اگر هر دو طرف در محدوده خود باشند) می‌تواند یک مرتبه بزرگتر از 2G (GSM) باشد. سرعت اینترنت در 3G نیز بسیار بالاتر است و کیفیت آن، به عنوان یک قاعده، در حال حاضر برای کار راحت بر روی دستگاه های تلفن همراه و حتی رایانه های رومیزی از طریق مودم های USB کاملاً کافی است. در همان زمان، موقعیت فعلی شما ممکن است بر سرعت انتقال داده، از جمله. چه در یک مکان باشید و چه در حمل و نقل:

• ثابت بمانید: معمولاً تا 2 مگابیت در ثانیه
• با سرعت حداکثر 3 کیلومتر در ساعت رانندگی کنید: تا 384 کیلوبیت بر ثانیه
• با سرعت 120 کیلومتر در ساعت: تا 144 کیلوبیت بر ثانیه سفر کنید.

4. 3,5 G.3G+،ساعتH+(HSPDA - High-Speed ​​Downlink Packet Access): افزونه داده بسته پرسرعت بعدی در حال حاضر بیش از 3G است. در این حالت سرعت انتقال اطلاعات بسیار نزدیک به 4G و در حالت H تا 42 مگابیت بر ثانیه است. در زندگی واقعی، اینترنت تلفن همراه در این حالت میانگینبرای اپراتورهای تلفن همراه با سرعت 3-12 مگابیت در ثانیه (گاهی اوقات بیشتر) کار می کند. برای کسانی که درک نمی کنند: تماشای ویدیوی آنلاین با کیفیت (رزولوشن) نه چندان بالا یا دانلود فایل های سنگین با اتصال پایدار بسیار سریع و کاملاً کافی است.

همچنین در 3G یک عملکرد تماس تصویری وجود داشت:

5. 4G، LTE(تکامل بلند مدت - توسعه بلند مدت، نسل چهارم اینترنت موبایل). این فناوری فقط برای انتقال داده ها (نه برای "صدا") استفاده می شود. حداکثر سرعت دانلود در اینجا تا 326 مگابیت در ثانیه، آپلود - 172.8 مگابیت در ثانیه است. مقادیر واقعی دوباره یک مرتبه قدر کمتر از مقادیر اعلام شده هستند، اما همچنان به ده ها مگابیت در ثانیه می رسند (در عمل، اغلب با حالت H قابل مقایسه هستند؛ در مسکو، معمولاً 10-50 مگابیت در ثانیه). در عین حال، PING سریعتر و خود فناوری، 4G را به بهترین استاندارد برای اینترنت موبایل در مودم تبدیل می کند. گوشی‌های هوشمند و تبلت‌های موجود در شبکه‌های 4G (LTE) شارژ باتری را بیشتر از 3G نگه می‌دارند.

6. LTE-A(LTE Advanced - ارتقاء LTE). حداکثر سرعت انتقال داده در اینجا تا 1 گیگابیت در ثانیه است. در واقع، اینترنت می تواند با سرعت 300 مگابیت در ثانیه (5 برابر سریعتر از LTE معمولی) کار کند.

7. VoLTE(صدا از طریق LTE - صدا از طریق LTE، به عنوان توسعه اضافی فناوری): یک فناوری برای انتقال تماس های صوتی از طریق شبکه های LTE بر اساس زیرسیستم چند رسانه ای IP (IMS). سرعت اتصال تا 5 برابر سریعتر از 2G/3G است و کیفیت خود مکالمه و انتقال صدا حتی بالاتر و تمیزتر است.

8. 5 جی(نسل پنجم ارتباطات سلولی مبتنی بر IMT-2020). استاندارد آینده هنوز در دست توسعه و آزمایش است. نرخ انتقال داده در نسخه تجاری شبکه ها تا 30 برابر بیشتر از LTE است: حداکثر انتقال داده می تواند تا 10 گیگابیت در ثانیه باشد.

البته اگر تجهیزات شما از آن پشتیبانی می کند، می توانید از هر یک از فناوری های فوق استفاده کنید. همچنین، کار آن به توانایی های خود اپراتور تلفن همراه در یک مکان خاص از مشترک و طرح تعرفه او بستگی دارد.