Скорость передачи данных по каналу связи измеряется. Защита дипломной работы – миссия выполнима! Правильная организация работы над дипломом

14.02.2019

Мы живем в эпоху стремительно развивающихся цифровых технологий. Современную реальность уже трудно представить без персональных компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов и прочих электронных гаджетов, которые функционируют не изолированно друг от друга, а объединены в локальную сеть и подключены к глобальной сети

Важной характеристикой всех этих устройств является пропускная способность сетевого адаптера, определяющая скорость передачи данных в локальной или глобальной сети. Кроме этого, имеют значение скоростные характеристики канала передачи информации. В электронных устройствах нового поколения возможно не только чтение текстовой информации без сбоев и зависаний, но и комфортное воспроизведение мультимедийных файлов (картинки и фотографии в высоком разрешении, музыка, видео, онлайн-игры).

Чтобы сжать видео для распространения в максимально возможном качестве, выберите наименьшую степень сжатия, которая позволит вам получить размер файла и скорость передачи данных для вашего носителя и носителя для воспроизведения. Многие кодеки доступны; Никакой кодек не подходит для всех приложений. Например, лучший кодек для сжатия анимационных фильмов обычно не подходит для сжатия традиционной пленки. В зависимости от того, какой метод кодирования вы используете, вы можете уменьшить размер сжатых файлов, удалив артефакты, искажающие сжатие, такие как случайное перемещение камеры и чрезмерная зернистость.

В чем измеряется скорость передачи данных?

Чтобы определить этот параметр, надо знать время, за которые были переданы данные, и количество переданной информации. Со временем все понятно, а что такое количество информации и как его можно измерить?

Во всех электронных устройствах, являющихся по сути компьютерами, хранимая, обрабатываемая и передаваемая информация кодируется в двоичной системе нулями (нет сигнала) и единицами (есть сигнал). Один нуль или одна единица – это один бит, 8 бит составляют один байт, 1024 байт (два в десятой степени) – один килобайт, 1024 килобайта – один мегабайт. Далее идут гигабайты, терабайты и более крупные единицы измерения. Данные единицы обычно используются для определения объема информации, хранящейся и обрабатываемой на каком-либо конкретном устройстве.

Если цифровое видео является чем-то новым для вас или вам нужна дополнительная информация о цифровом видео и кодировании высококачественного видеоконтента, эта информация поможет вам понять преимущества и недостатки кодирования видео для разных приложений и сред просмотра.

Видео - это последовательность изображений, которые быстро появляются на экране один за другим, создавая иллюзию движения. Количество кадров, которые появляются каждую секунду, известно как скорость воспроизведения и измеряется в кадрах в секунду. Чем выше скорость воспроизведения, тем больше кадров отображается в секундах, что обеспечивает более плавное движение. Недостатком высокого качества является то, что для более высокой скорости воспроизведения требуется большой объем данных для более широкого частотного отклика.

Количество же передаваемой от одного устройства к другому информации измеряют в килобитах, мегабитах, гигабитах. Один килобит – это тысяча бит (1000/8 байт), один мегабит – тысяча килобит (1000/8 мегабайт) и так далее. Скорость, с которой передаются данные, принято указывать в количестве информации, проходящей за одну секунду (число килобит в секунду, мегабит в секунду, гигабит в секунду).

Работа с цифровым сжатым видео предполагает, что чем выше скорость воспроизведения, тем больше размер файла. Чтобы уменьшить размер файла, уменьшите скорость воспроизведения или скорость передачи данных. Если скорость передачи данных снижается и скорость воспроизведения остается неизменной, качество изображения будет уменьшаться. Если скорость воспроизведения снижается и скорость передачи данных остается неизменной, изображение будет менее плавным.

Однако, если пользователю придется уменьшить скорость воспроизведения, лучшие результаты будут получены с использованием четного распределения. Если видео кодируется с более высокой скоростью передачи данных, более низкая скорость воспроизведения может улучшить качество воспроизведения на более слабых компьютерах. Например, если пользователь сжимает клип с небольшим движением «голова к голове», вдвое уменьшая скорость воспроизведения наполовину, это сэкономит только 20% скорости передачи данных. Однако, если вы сжимаете быстро движущееся видео, снижение скорости будет значительно влиять на скорость передачи данных.

Скорость передачи данных по телефонной линии

В настоящее время для подключения к глобальной сети по телефонной линии, которая изначально была единственным каналом подключения к Интернету, используется преимущественно модемная технология ADSL. Она способна превратить аналоговые телефонные линии в средства высокоскоростной передачи данных. Интернет-соединение достигает скорости 6 мегабит в секунду, а максимальная скорость передачи данных по телефонной линии по древним технологиям не превышала 30 килобит в секунду.

Скорость передачи данных влияет на качество и доступность видео для пользователей, которые могут их загрузить, с учетом ограничений пропускной способности. Если вы предоставляете видеоклипы через Интернет, создавайте файлы с низкой скоростью. Пользователи с быстрым подключением к Интернету могут смотреть файлы с небольшой задержкой или без них, но тем, у кого есть модем, придется ждать, чтобы загрузить файлы. Если вы ожидаете, что аудитория будет состоять из пользователей модемных модемов, создайте короткие видеоклипы, чтобы сохранить время загрузки в разумных пределах.

Скорость передачи данных в мобильных сетях

Стандарты 2g, 3g и 4g используются в мобильных сетях.

2g пришел на замену 1g в связи с необходимостью перехода аналогового сигнала на цифровой в начале 90-х годов. На мобильных телефонах, поддерживавших 2g, стало возможно пересылать графическую информацию. Максимальная скорость передачи данных 2g превысила показатель 14 килобит в секунду. В связи с появлением мобильного интернета была также создана сеть 2,5g.

Ключевые кадры - это полноценные видеофрагменты, встроенные в видео с регулярными интервалами. Фреймы между ключевыми кадрами содержат информацию о трафике и изменения сцены, которые происходят между ключевыми кадрами. Например, если видео показывает человека, проходящего через дверь, ключевые кадры содержат полное изображение человека и двери в фоновом режиме, а интервальные рамки содержат информацию, описывающую перемещение человека, проходящего через дверь.

Значение интервала ключевого кадра сообщает кодировщику, как часто вычислять значение видео и записывать полный или ключевой кадр в файл. Это делается путем сравнения нескольких кадров и устранения ненужной информации. В общем случае значение ключевого кадра по умолчанию обеспечивает разумный уровень контроля при изменении положения головы в видеоклипе. Если вы выберете собственное значение позиции ключевого кадра, учтите, что чем меньше интервал ключевого кадра, тем больше размер файла.

В 2002 году в Японии была разработана сеть третьего поколения, но массовое производство мобильных телефонов с поддержкой 3g началось значительно позже. Максимальная скорость передачи данных по 3g выросла на порядки и достигла 2 мегабит в секунду.

Обладатели новейших смартфонов имеют возможность воспользоваться всеми преимуществами сети 4g. Ее усовершенствование продолжается до сих пор. Она позволит людям, проживающим в малых населенных пунктах, свободно получать доступ в Интернет и сделает его значительно выгоднее подключения со стационарных устройств. Максимальная скорость передачи данных 4g просто огромная – 1 гигабит в секунду.

Если есть много изменений в вашей записи или высокоскоростном движении, общее качество изображения может быть лучше при меньших интервалах ключевого кадра. В общем, более высокие интервалы ключевого кадра обеспечивают лучшее качество изображения, поскольку данные не теряются при описании тех областей изображения, которые остаются неизменными в последующих кадрах.

Не менее важными для создания высококачественного видео в качестве скорости воспроизведения являются также пропорции файла. При заданной скорости передачи данных увеличение размера кадра приводит к снижению качества видео. Чтобы создать успешную видео презентацию, при выборе размера фрейма вашего документа учитывайте скорость воспроизведения, соотношение сторон исходного видео и ваши собственные предпочтения.

К тому же поколению, что и 4g, принадлежат сети lte. Стандарт lte является первой, самой ранней версией 4g. Следовательно, максимальная скорость передачи данных в lte существенно ниже и составляет 150 мегабит в секунду.

Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю

Передача информации по оптоволоконному кабелю на сегодняшний день является самой быстрой в компьютерных сетях. В 2014 году в Дании учеными была достигнута максимальная скорость передачи данных по оптоволокну 43 терабита в секунду.

Обычно вы должны кодировать видеоизображение, используя тот же формат изображения, что и первоначально записанный. Изменение соотношения сторон видеоклипа может привести к появлению черных полос по бокам, вверху и внизу видео. Черные полосы необходимы, когда видео, которое не было снято для просмотра на широком экране, просматривается на нем или когда более узкое широкоэкранное изображение отображается в более широких пропорциях. Исходное видео уменьшено и помещено в середину широкоформатной клетки.

Видео с не квадратными пикселями

Список стандартных размеров клеток можно найти здесь. Вы можете экспериментально найти наилучшие настройки для своего проекта. Они называются прямоугольными пикселями. Эта ситуация позволяет использовать аналоговое и цифровое видео. Если вы кодируете видеоформаты с использованием неквадратных пикселей, измените разрешение видеоизображения, чтобы исправить соотношение сторон экрана. Чтобы рассчитать, как использовать размер кадра для кодирования видео с неквадратичными пикселями, сначала решите, какой размер - ширина или высота - быть основным размером, а затем вычислить остальные.

Через несколько месяцев ученые из США и Нидерландов продемонстрировали скорость 255 терабит в секунду. Величина колоссальная, но это далеко не предел. В 2020 году планируется достижение показателя 1000 терабит в секунду. Скорость передачи данных по оптоволокну практически не ограничена.

Скорость загрузки информации по Wi-Fi

Wi-Fi – торговая марка, обозначающая беспроводные компьютерные сети, объединенные стандартом IEEE 802.11, в которых информация передается по радиоканалам. Теоретически максимальная скорость передачи данных wifi составляет 300 мегабит в секунду, а в реальности у лучших моделей роутеров она не превышает 100 мегабит в секунду.

Если основным размером является высота, вычислите ширину, используя следующую формулу. Если ширина является основным размером, вычислите высоту, используя следующую формулу. Давайте посмотрим на следующий пример. Мы получим видео с разрешением 640 пикселей.

Чересстрочное видео и чересстрочное видео

Большинство видео-трансляций чередуются, хотя современные телевизионные стандарты высокой четкости присутствуют в обоих вариантах. Чересстрочное видео состоит из двух полей, формирующих каждый видеокадр. Каждое поле содержит половину горизонтальных линий данного кадра; Верхнее поле содержит все нечетные линии, а нижнее поле содержит все четные линии. Чересстрочные видеомониторы отображают каждый кадр сначала, рисуя все линии одного поля, а затем все строки второго поля. Порядок полей показывает, какие рисунки сначала.

Преимуществами Wi-Fi являются возможность беспроводного подключения к Интернету с помощью одного роутера сразу нескольких устройств и низкий уровень радиоизлучения, который на порядок меньше, чем у сотовых телефонов в момент их использования.

Аппаратные (технические) средства глобальной сети

Деинтерлейсированные видеокадры не разделяются на поля. Прогрессивная развертка отображает прогрессивное видео таким образом, что он рисует все горизонтальные линии сверху вниз за один проход. Из-за этого оба поля, образующие видеокадр, отображаются одновременно.

Один бит равно одному биту данных, отправленных за одну секунду. Быстрый рост цифровой емкости привел к появлению новых единиц скорости передачи данных. Для передачи информации между сетями шлюз соответствующим образом преобразует принятые сигналы в формы, которые совместимы с протоколами, используемыми принимающей сетью. Как правило, каждая меньшая сеть подключается к Интернету через шлюз. дБи - логарифмический ориентир, выраженный в децибелах, измеренных относительно изотропного рисунка. дБм - логарифмический ориентир, выраженный в децибелах, измеренных по отношению к 1 мВт.

Узлы компьютерной сети – это компьютеры, объединенные в сеть.

Среди них есть постоянно работающие в сети, выполняющие системные услуги и поддерживающие информационные сервисы. Они называются хост-компьютерами .

Персональный компьютер пользователя также становится узлом сети, но только на время подключения.

Брандмауэр - программа, предназначенная для ограничения доступа пользователей из-за пределов локальной сети для повышения ее безопасности. Защищает от сетевых атак, вирусов и других попыток вмешательства в внутренний сетевой трафик. Эта программа может храниться в памяти сетевого устройства. Затем поговорим об аппаратном брандмауэре. Прошивка обычно предоставляется самими производителями устройств, которые адаптируют это программное обеспечение к техническим возможностям своих продуктов. Прошивка может быть обновлена, что часто повышает полезность устройств, даже несмотря на то, что аппаратные средства не приходят в свои проекты для каких-либо изменений.

Каналы передачи данных по физическому принципу своего устройства делятся на :

Проводные
Оптические
Беспроводные

К проводным каналам относятся телефонные линии и различные виды электрических кабелей . Данные по проводным каналам передаются в виде электрических сигналов.

Обновления выполняются с использованием специальных программ, которые перезаписывают флэш-память, содержащую прошивку. Они записываются в последовательности шестнадцатеричных строк. На основе этих данных маршрутизаторы направляют отдельные пакеты на самый короткий маршрут до пункта назначения, где они возвращаются в один файл. Патчкорд, соединение - кабель оканчивается с обоих концов разъемами-разъемами. Порт - указывает номер, к которому доступна сетевая услуга. Каждому веб-сервису, который используется пользователем, присваивается определенный номер порта, который взаимодействует с компьютером.

Использование телефонных каналов (коммутируемых линий) удобно и дешево, поскольку система телефонной связи уже давно организована, налажена и охватывает весь мир. Каждый раз для организации связи между абонентом и узлом сети с помощью коммутируемых линий нужно «дозваниваться» по соответствующему номеру. В другое время эта же линия используется для обычных телефонных разговоров. Для связи между постоянно действующими узлами сети могут применяться специально выделенные телефонные каналы. В этом случае связь действует постоянно и не требуется набирать телефонный номер.

Полоса пропускания - термин, который определяет максимально возможную скорость передачи информации с одного устройства на другое по таким каналам, как шина, интерфейс или телефонная линия, которые связаны друг с другом. В случае телекоммуникационных линий ширина полосы частот зависит строго от полосы пропускания, зарезервированной для передаваемого сигнала. Маршрутизатор - устройство сетевой маршрутизации, отвечающее за передачу информационных пакетов между двумя удаленными компьютерами. Маршрутные массивы, которые постоянно контролируют все подключения, состоят из постоянно обновляемых данных о состоянии взаимосвязанных сетей, на которых маршрутизатор выбирает маршрут для предстоящего пакета.

Телефонные сети постепенно переходят на цифровую связь, но значительная часть телефонных каналов все еще использует передачу непрерывного (аналогового) электрического сигнала. Для того, чтобы соединить компьютер с такой сетью, необходимо специальное устройство, которое называется «модем » (МО дулятор – ДЕМ одулятор).

Маршрутизатор может быть как компьютером с соответствующим установленным программным обеспечением, так и специально разработанным электронным устройством для этой цели. Это мост между операционной системой и аппаратным обеспечением, физически подключенным к компьютеру.

Коммутатор - это устройство, которое соединяет сегменты компьютерной сети. Коммутатор - это устройство, которое перехватывает пакеты между отдельными портами и не отправляет их всем портам одновременно - эта функция отличает его от концентратора. Все компьютеры, подключенные к сети, должны правильно интерпретировать их, чтобы общение между ними было возможно вообще. Другими словами, эта служба используется для создания интерактивного терминального соединения с сетевым компьютером. После установления такого соединения символы, введенные на клавиатуре компьютера, используемые пользователем в настоящий момент, отправляются по сети на машину, с которой было произведено соединение, и обратная сторона ответа отображается на компьютере пользователя.

Модуляция – это преобразование информации из дискретной цифровой формы в аналоговую, которое производится при передаче информации в сеть.

Иногда такое преобразование называют цифро-аналоговым преобразованием – ЦАП.

Демодуляция – это обратное, аналого-цифровое преобразование (АЦП), происходящее во время приема информации.

Модем может быть выполнен в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру через стандартный последовательный порт связи, который имеется у каждого компьютера. Бывают также встроенные модемы в виде электронной платы, устанавливаемой внутри компьютера.

Схема связи между пользователем сети и хост-компьютером с помощью модема и телефонной линии показана на рисунке:

Одной из важнейших характеристик модема является скорость передачи данных, измеряемая в битах в секунду (килобитах в секунду, байтах в секунду, килобайтах в секунду и так далее).

Скорость передачи данных по проводным каналам находится в диапазоне от 14 Кбит/с до 56 Кбайт/с

Передача цифровых данных по электрическому кабелю может происходить со скоростями в десятки и сотни Мбит/с.

Примером проводного канала в виде электрического кабеля служат каналы связи кабельного телевидения, которые используются, в том числе, и для компьютерных сетей.

Самую высококачественную связь поддерживают оптоволоконные каналы цифровой связи . Скорость передачи данных по таким каналам измеряется десятками Гбит/с.

Спутниковые радиоканалы применяются для связи между узлами сети, удаленными на большие расстояния. Они могут поддерживать передачу данных со скоростями до 5 Мбит/с.

Для организации беспроводного подключения пользователей к сети используется также технология Wi-Fi (от Wi reless Fi delity, дословно: беспроводная точность воспроизведения). В ней используется радиосвязь в определенном диапазоне частот. Wi-Fi дает возможность пользователю поддерживать связь с узлом Wi-Fi-сети на расстояниях от нескольких десятков метров в помещении до нескольких сотен метров на открытом пространстве.

Пропускная способность канала связи

Любой канал связи имеет ограниченную пропускную способность, то есть скорость передачи информации.

Единицы измерения, комментарий:

Бит / с – означает, сколько бит будет передаваться за 1 секунду.
1 Кбит (килобит, Kbit) = 1024 бит = 2 10 бит
1 Мбит (мегабит, Mbit) = 1024 Кбит = 2 10 Кбит
1 Гбит (гигабит, Gbit) = 1024 Мбит = 2 10 Мбит
1 Кбайт (килобайт) = 8 Кбит (килобит), так как 1 байт = 8 бит.
1 Мбайт (мегабайт) = 8 Мбит (мегабит), так как 1 байт = 8 бит.

Если нужно измерить объем переданной информации, то используют формулу: Q= q t , где

Q – Объем переданной информации.

q – Пропускная способность канала (в битах в секунду или подобных единицах). То есть скорость передачи информации.

t – Время передачи.

Примечание:

Формула Q= q t похожа на формулу Скорость (V ) – Время (t ) – Расстояние (S ): S = V t

Протоколы

В компьютерных сетях пользователи могут использовать различные марки компьютеров, типы модемов, линии связи, коммуникационные программы. Чтобы все это оборудование работало согласованно, работа сетей подчиняется специальным техническим соглашениям, которые называются протоколами.

Определение : Протоколы работы сети – это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования.

Решение задач

Задача 1

Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000 бит/c. Через данное соединение передают файл размером 625 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.

Решение:

Согласуем единицы измерения.

Скорость q = 128 000 бит/с = 128 1000 бит/с = 2 7 (125 8) бит/с = 2 7 5 3 2 3 бит/с = 2 7+3 5 3 бит/с =2 10 5 3 бит/с
Объем передаваемого файла Q = 625 Кбайт = 625 1024 байт (так как в 1 килобайте 1024 байт) = 625 1024 8 бит (так как в 1 байте 8 бит) = 625 2 10 2 3 бит = 54 2 10+3 бит = 5 4 2 13 бит

Тогда по формуле Q= q t выразим

Ответ : 3750 Кбайт

Задача 3

У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 256 Кбит в секунду. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 32 Кбит в секунду. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объемом 5 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Пете по низкоскоростному каналу. Компьютер Васи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 512 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах), с момента начала скачивания Васей данных, до полного их получения Петей?

Решение:

Рассуждения:

а.Петя может начать получать информацию только тогда, когда Вася скачает для него первые 512 Кбайт. При этом известно, что Вася будет скачивать эти 512 Кбайт со скоростью 256 Кбит/с. Значит, во-первых , надо найти время, с которым будет передаваться этот объем информации (512 Кбайт) с заданной скоростью(256 Кбит/с) из Интернета к Васе. Таким образом, будет найдено время задержки файла у Васи. Примечание : после скачивания 512 Кбайт Вася продолжит скачивать весь файл, но уже начнет передавать файл Пете.

б.Практически Вася должен получить 5 Мбайт со скоростью 32 Кбит/с. То есть, во-вторых , надо найти время, с которым будет передаваться этот объем информации (5 Мбайт) с заданной скоростью(32 Кбит/с) от Васи к Пете.

Решение:

Ответ : 5 минут

Задача 5. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000 бит/с. Сколько времени (в секундах) займет передача файла объемом 500 Кбайт по этому каналу?

Задача 6. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/с. Сколько времени (в секундах) займет передача файла объемом 375 Кбайт по этому каналу?

Задача 7. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512000 бит/с. Передача файла по этому каналу занимает 16 сек. Определите объем файла в килобайтах.

Задача 8. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000 бит/с. Передача файла через данное соединение заняла 120 с. Каков объем файла в Кбайтах?

Задача 9. У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 2 17 бит в секунду. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 2 16 бит в секунду. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объемом 8 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Пете по низкоскоростному каналу. Компьютер Васи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 1024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах), с момента начала скачивания Васей данных, до полного их получения Петей?

Задача 10. У Толи есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения информации 2 19 бит в секунду. У Миши нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Толи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 2 15 бит в секунду. Миша договорился с Толей, что тот будет скачивать для него данные объемом 5 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Мише по низкоскоростному каналу. Компьютер Толи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 512 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Толей данных до полного их получения Мишей?

Задача 11. Саша скачивает из сети файл размером 60 Мбайт. Скорость передачи первой половины данных составляет 256 Кбит в секунду, а второй – в два раза меньше. Сколько минут будет скачиваться файл?

Задача 12. Каково время (в минутах) передачи полного объема данных по каналу связи, если известно, что передано 9000 Мбайт данных, причем треть времени передача шла со скоростью 60 Мбит в секунду, а остальное время – со скоростью 90 Мбит в секунду?

Задача 13. По каналу связи непрерывно в течение 4 минут передаются данные. Скорость передачи данных в первой половине всего времени работы канала связи составляет 117 Кбит в секунду, а во второй половине – в три раза меньше. Сколько Кбайт данных было передано за время работы канала?

Задача 14. Какова должна быть минимальная пропускная способность канала (в битах в секунду), чтобы за 2 минуты можно было передать файл размером 30 Кбайт?

Задача 15. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 14400 бит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640 на 480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется 24 битами?