Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В вычислениях пропускная способность - это максимальная скорость передачи данных по заданному пути. Пропускная способность может быть охарактеризован как пропускная способность сети , [1] пропускной способности данных , [2] или цифровой полосой пропускания . [3] [4]

Это определение полосы пропускания контрастирует с областью обработки сигналов, беспроводной связи, передачи данных модема, цифровой связи и электроники [ необходима цитата ] , в которой полоса пропускания используется для обозначения полосы пропускания аналогового сигнала, измеряемой в герцах , что означает диапазон частот. между самой низкой и самой высокой достижимой частотой при соблюдении четко определенного уровня ухудшения мощности сигнала. Фактическая скорость передачи данных, которая может быть достигнута, зависит не только от ширины полосы сигнала, но и от шума в канале.

Пропускная способность сети [ править ]

Термин полоса пропускания иногда определяет чистую скорость передачи данных «пиковую скорость передачи данных», «скорость передачи информации» или «полезную скорость передачи данных» физического уровня, пропускную способность канала или максимальную пропускную способность логического или физического канала связи в цифровой системе связи. Например, тесты пропускной способности измеряют максимальную пропускную способность компьютерной сети. Максимальная скорость, которую можно поддерживать в канале, ограничена пропускной способностью канала Шеннона – Хартли для этих систем связи, которая зависит от ширины полосы в герцах и шума в канале.

Потребление полосы пропускания сети [ править ]

Потребляемая пропускная способность в бит / с соответствует достигается пропускной способности или полезная пропускная способность , то есть, средняя скорость успешной передачи данных через канал связи. Потребляемая пропускная способность может зависеть от таких технологий, как формирование полосы пропускания , управление полосой пропускания , регулирование полосы пропускания , кепка полосы пропускания , распределение полосы пропускания (например , протокол распределения пропускной способности и динамического распределение пропускной способности) и т. д. Полоса пропускания битового потока пропорциональна средней полосе пропускания потребляемого сигнала в герцах (средняя спектральная полоса пропускания аналогового сигнала, представляющего битовый поток) в течение исследуемого временного интервала.

Пропускная способность канала может быть перепутана с полезными пропускной способностью данных (или полезным пропускной способностью ). Например, канал с x бит / с не обязательно может передавать данные со скоростью x , поскольку протоколы, шифрование и другие факторы могут добавить значительные накладные расходы. Например, большая часть интернет-трафика использует протокол управления передачей.(TCP), который требует трехстороннего подтверждения для каждой транзакции. Хотя во многих современных реализациях протокол эффективен, он добавляет значительные накладные расходы по сравнению с более простыми протоколами. Кроме того, могут быть потеряны пакеты данных, что еще больше снижает полезную пропускную способность. В общем, для любой эффективной цифровой связи необходим протокол кадрирования; накладные расходы и эффективная пропускная способность зависят от реализации. Полезная пропускная способность меньше или равна фактической пропускной способности канала за вычетом накладных расходов на реализацию.

Асимптотическая пропускная способность [ править ]

Асимптотическая пропускная способность (формально асимптотические пропускная способность ) для сети является мерой максимального пропускной способности для жадного источника , например , когда размер сообщения (количество пакетов в секунду от источника) приближается близко к максимальной сумме. [5]

Асимптотическая пропускная способность обычно оценивается путем отправки нескольких очень больших сообщений по сети, измеряя сквозную пропускную способность. Как и другие полосы пропускания, асимптотическая пропускная способность измеряется в битах в секунду. Поскольку скачки полосы пропускания могут исказить результаты измерения, операторы часто используют метод 95-го процентиля . Этот метод постоянно измеряет использование полосы пропускания, а затем удаляет первые 5 процентов. [6]

Пропускная способность мультимедиа [ править ]

Цифровая полоса пропускания также может относиться к скорости передачи мультимедийных данных или средней скорости передачи данных после сжатия мультимедийных данных ( исходное кодирование ), определяемой как общий объем данных, деленный на время воспроизведения.

Из-за непрактично высоких требований к полосе пропускания несжатого цифрового носителя , требуемая пропускная способность мультимедиа может быть значительно уменьшена за счет сжатия данных. [7] Наиболее широко используемым методом сжатия данных для уменьшения полосы пропускания среды передачи является дискретное косинусное преобразование (DCT), которое впервые было предложено Насиром Ахмедом в начале 1970-х годов. [8] Сжатие DCT значительно уменьшает объем памяти и полосу пропускания, необходимые для цифровых сигналов, что позволяет достичь степени сжатия данных до 100: 1 по сравнению с несжатыми носителями. [9]

Пропускная способность веб-хостинга [ править ]

В службе веб-хостинга термин пропускная способность часто неправильно используется для описания объема данных, передаваемых на веб-сайт или сервер или с него в течение заданного периода времени, например, потребление полосы пропускания, накопленное за месяц, измеряется в гигабайтах в месяц. [ необходима цитата ] Более точная фраза, используемая для этого значения максимального объема передачи данных каждый месяц или определенный период, - это ежемесячная передача данных .

Аналогичная ситуация может возникнуть и для конечных пользователей Интернет-провайдеров, особенно там, где пропускная способность сети ограничена (например, в областях со слаборазвитым подключением к Интернету и в беспроводных сетях).

Пропускная способность интернет-соединения [ править ]

В этой таблице показана максимальная пропускная способность ( чистая скорость передачи данных физического уровня ) распространенных технологий доступа в Интернет. Более подробные списки см.

  • список пропускной способности устройства
  • тенденции прогресса битрейта
  • Битрейт # Мультимедиа .
56 кбит / сМодем / коммутируемое соединение
1,5 Мбит / сADSL Lite
1,544 Мбит / сT1 / DS1
2,048 Мбит / сE1 / E-перевозчик
4 Мбит / сADSL1
10 Мбит / сEthernet
11 Мбит / сБеспроводная связь 802.11b
24 Мбит / сADSL2 +
44,736 Мбит / сT3 / DS3
54 Мбит / сБеспроводная связь 802.11g
100 Мбит / сFast Ethernet
155 Мбит / сOC3
600 Мбит / сБеспроводная связь 802.11n
622 Мбит / сOC12
1 Гбит / сГигабитный Ethernet
1,3 Гбит / сБеспроводная связь 802.11ac
2,5 Гбит / сOC48
5 Гбит / сСверхскоростной USB
7 Гбит / сБеспроводная связь 802.11ad
9,6 Гбит / сOC192
10 Гбит / с10 Gigabit Ethernet , SuperSpeed ​​USB 10 Гбит / с
20 Гбит / сSuperSpeed ​​USB 20 Гбит / с
40 Гбит / сТандерболт 3
100 Гбит / с100 Гбит Ethernet

Закон Эдхольма [ править ]

Основная статья: закон Эдхольма

Закон Эдхольма , предложенный Филом Эдхольмом и названный в его честь в 2004 году [10], утверждает, что пропускная способность телекоммуникационных сетей удваивается каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов. [10] [11] Тенденция очевидна в случае Интернета , [10] сотовой (мобильной), беспроводной локальной сети и беспроводных персональных сетей . [11]

МОП - транзистор (металл-оксид-полупроводник полевой транзистор) является наиболее важным фактором , позволяющим быстрое увеличение пропускной способности. [12] MOSFET (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году [13] [14] [15] и стал основным строительным блоком современной телекоммуникационной технологии. [16] [17] Непрерывное масштабирование MOSFET , наряду с различными достижениями в технологии MOS, позволило реализовать закон Мура (количество транзисторов в интегральной схемеколичество микросхем удваивается каждые два года) и закон Эдхольма (удвоение пропускной способности канала связи каждые 18 месяцев). [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дуглас Comer , компьютерные сети и интернеты , страница 99далее, Prentice Hall 2008.
  2. ^ Фред Halsall, чтобы данные + связь и компьютерные сети , стр 108, Addison-Wesley, 1985.
  3. ^ Программа Cisco Networking Academy: CCNA 1 и 2 сопутствующее руководство, Volym 1-2 , Cisco Academy 2003
  4. ^ Берус A Форузан, Передача данных и сетей , McGraw-Hill, 2007
  5. ^ Чжоу, CY; и другие. (2006). «Моделирование накладных расходов на передачу сообщений». Ин Чжун, Йе-Цзин; Морейра, Хосе Э. (ред.). Достижения в грид и повсеместных вычислениях: первая международная конференция, GPC 2006 . С. 299–307. ISBN 3540338098.
  6. ^ «Что такое пропускная способность? - Определение и детали» . www.paessler.com . Проверено 18 апреля 2019 .
  7. ^ Ли, Джек (2005). Масштабируемые системы непрерывной потоковой передачи мультимедиа: архитектура, дизайн, анализ и реализация . Джон Вили и сыновья . п. 25. ISBN 9780470857649.
  8. ^ Станкович, Радомир С .; Астола, Яакко Т. (2012). "Воспоминания о ранних работах в DCT: Интервью с К.Р. Рао" (PDF) . Отпечатки с первых дней информационных наук . 60 . Проверено 13 октября 2019 .
  9. ^ Ли, Уильям (1994). Видео по запросу: Research Paper 94/68 . 9 мая 1994: Библиотека Палаты общин . Архивировано из оригинального 20 сентября 2019 года . Проверено 20 сентября 2019 года .CS1 maint: location ( ссылка )
  10. ^ a b c Черри, Стивен (2004). «Закон Эдхольма полосы пропускания». IEEE Spectrum . 41 (7): 58–60. DOI : 10.1109 / MSPEC.2004.1309810 .
  11. ^ а б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рурмунд, Артур (2012). Формирование мультиплексированного во времени луча с пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN 9781461450450.
  12. ^ a b Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибит до терабит в секунду и выше - более 60 лет инноваций» . 2009 2-й международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям : 1–6. DOI : 10,1109 / EDST.2009.5166093 . ISBN 978-1-4244-3831-0.
  13. ^ "1960 - Металлооксидный полупроводниковый (МОП) транзистор продемонстрирован" . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
  14. ^ Lojek, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . С. 321–3. ISBN 9783540342588.
  15. ^ "Кто изобрел транзистор?" . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 . Проверено 20 июля 2019 .
  16. ^ «Триумф МОП-транзистора» . YouTube . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 . Проверено 21 июля 2019 .
  17. ^ Реймер, Michael G. (2009). Кремниевая паутина: физика для эпохи Интернета . CRC Press . п. 365. ISBN 9781439803127.