Скорость передачи информации в информатике

Скорость передачи данных — объём данных, передаваемых за единицу времени [1] . Максимальная скорость передачи данных без появления ошибок (пропускная способность) вместе с задержкой [en] определяют производительность системы или линии связи. Теоретическая верхняя граница скорости передачи определяется теоремой Шеннона — Хартли.

Содержание

Теорема Шеннона — Хартли [ править | править код ]

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

C = B log 2 ⁡ ( 1 + S N ) <displaystyle C=Blog _<2>left(1+<frac >
ight)>

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

Единицы измерения [ править | править код ]

Бит в секунду [ править | править код ]

Бит в секунду (англ. bits per second , bps) — базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP.

На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица — байт в секунду (Б/c или Bps, от англ. bytes per second ) равная 8 бит/c.

В отличие от бодов (baud; при двоичном кодировании боды также обозначают количество бит в секунду), битами в секунду измеряется эффективный объём информации, без учёта служебных битов (стартовые/стоповые/чётность) применяемых при асинхронной передаче. В некоторых случаях (при синхронной двоичной передаче) скорость в бодах может быть равной скорости в битах в секунду.

Бод [ править | править код ]

Бод (англ. baud ) в связи и электронике — единица измерения символьной скорости, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду. [2] Названа по имени Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.

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

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

Методы повышения скорости передачи информации [ править | править код ]

Одним из способов повышения скорости передачи информации является применение технологии цифровых антенных решёток и реализации на ее основе адаптивных антенных решёток со слабо коррелированными антенными элементами [3] . Системы связи, которые используют такие антенны, получили название MIMO систем (Multiple Input Multiple Output). [4] [5] . Наращивание их пропускной способности достигается увеличением количества антенных элементов на основе технологии Massive MIMO.

Скорость передачи полезных (в человеческом понимании) данных всегда меньше скорости передачи информации из-за присутствия в сетевых протоколах кроме нагрузки протокола ещё и служебных заголовков.

Объем текстового файла

Кодирование информации в ПК заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный двоичный код. Таким образом, человек различает символы по их начертаниям, а компьютер — по их кодам.

КОИ-8: 1 символ – 1 байт = 8 бит

UNICODE : 1 символ – 2 байта = 16 бит

ЗАДАЧА 1. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объем сообщения: Без труда не вытащишь рыбку из пруда!

РЕШЕНИЕ: Считаем количество символов в сообщении с учетом пробелов и знаков препинания. Получаем N =35. Т.к. один символ кодируется 1 байтом, то всё сообщение будет занимать в памяти компьютера 35 байт.

Читайте также:  Oops vlc media player just crashed

ЗАДАЧА 2. Оценить информационный объем сообщения в Unicode : Без труда не вытащишь рыбку из пруда!

РЕШЕНИЕ: Количество символов в сообщении 35. Т.к. в Unicode один символ кодируется 2 байтами, то всё сообщение будет занимать в памяти компьютера 70 байт.

ЗАДАЧА 3. Определить информационный объем книги (в Мбайтах) подготовленной на компьютере, состоящей из 150 страниц (каждая страница содержит 40 строк, 60 символов в каждой строке).

1) Подсчитаем количество символов в книге 40 * 60 * 150 = 360 000

2) Информационный объем книги составит 360 000 * 1 байт = 360 байт

3) Переведем в заданные единицы 360 000 байт / 1024 = 351,5625 Кбайт / 1024 = 0,34332275 Мбайт

Длина фразы составляет примерно 40 символов. Следователь но, ее объем можно приблизительно оценить в 40 х 2 = 80 байт. Такого варианта ответа нет, попробуем перевести результат в би ты: 80 байт х 8 = 640 бит. Наиболее близкое значение из пред ложенных — 592 бита. Заметим, что разница между 640 и 592 составляет всего 48/16 = 3 символа в заданной кодировке и его можно считать несущественным по сравнению с длиной строки.

З амечание: Подсчетом символов в строке можно убедиться, что их ровно 37 (включая точку и пробелы), поэтому оценка 592 бита = 74 байта, что соответствует ровно 37 символам в двухбайтовой кодировке, является точной.

Алфавит – это набор букв, символов препинания, цифр, пробел и т.п.

Полное число символов в алфавите называют мощностью алфавита

ЗАДАЧА 4. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов. Второй текст в алфавите мощностью 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом?

РЕШЕНИЕ: Если первый текст составлен в алфавите мощностью (К) 16 символов, то количество информации, которое несет 1 символ (1) в этом тексте, можно определить из соотношения: N = 2′, таким образом, из 16 = 2′ получим 1 = 4 бита. Мощность второго алфавита – 256 символов, из 256 = 2′ получим 1 = 8 бит. Т.к. оба текста содержат одинаковое количество символов, количество информации во втором тексте больше, чем в первом, в 2 раза.

Скорость передачи информации

Скорость передачи данных по каналам связи ограничена пропускной способностью канала. Пропускная способность канала связи изменяется как и скорость передачи данных в бит/сек (или кратностью этой величины Кбит/с, Мбит/с, байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с).
Для вычислении объема информации V переданной по каналу связи с пропускной способностью а за время t используют формулу:

ЗАДАЧА 1. Через ADSL – соединение файл размером 1000 Кбайт передавался 32 с. Сколько секунд потребуется для передачи файла размером 625 Кбайт.

РЕШЕНИЕ: Найдем скорость ADSL соединения: 1000 Кбайт / 32 с. = 8000 Кбит / 32 с. = 250 Кбит/с.
Найдем время для передачи файла объемом 625 Кбайт: 625 Кбайт / 250 Кбит/с = 5000 Кбит / 250 Кбит/с. = 20 секунд.

При решении задач на определении скорости и времени передачи данных возникает трудность с большими числами (пример 3 Мб/с = 25 165 824 бит/с), поэтому проще работать со степенями двойки (пример 3 Мб/с = 3 * 2 10 * 2 10 * 2 3 = 3 * 2 23 бита/с).

n

1
3
5
7
9
1
4
16
64
256
1024

ЗАДАЧА 2 . Скорость передачи данных через ADSL─соединение равна 512 000 бит/c. Передача файла через это соединение заняла 1 минуту. Определить размер файла в килобайтах.

РЕШЕНИЕ: Время передачи файла: 1 мин = 60 с = 4 * 15 с = 2 2 * 15 с
Скорость передачи файла: 512000 бит/c = 512 * 1000 бит/с = 2 9 * 125 * 8 бит/с (1 байт = 8 бит)

2 9 * 125 байт/с = 2 9 * 125 бит/с / 2 10 = 125 / 2 Кб/с

Чтобы найти время объем файла, нужно умножить время передачи на скорость передачи:

(2 2 * 15 с) * 125 / 2 Кб/с = 2 * 15 * 125 Кб = 3750 Кб

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Открытый урок по информатике

Тема: «Передача информации. Скорость передачи информации»

ввести понятия источника, приёмника и канала передачи информации.

скорость передачи информации и пропускная способность канала;

решение задач на скорость передачи информации

развивать познавательный интерес,

развитие навыка работы в группе,

воспитание аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

1. Повторение ранее изученного материала

Читайте также:  Hp envy m6 1153er характеристики

Информация – в общем случае, совокупность сведений о каких-либо событиях, явлениях, предметах, получаемых в результате взаимодействия с внешней средой. Формой представления информации является сообщение.

Виды и свойства информации

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

Единицы измерения количества информации

– 1 байт = 8 бит,
– 1 килобайт = 1024 байт,
– 1 мегабайт = 1024 Кбайт,
– 1 гигабайт = 1024 Мбайт,
– 1 терабайт = 1024 Гбайт,
– 1 петабайт = 1024 Тбайт.

2. Введение нового материала

Все виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), то есть в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием. Соответственно раз если можно данные импульсы сохранять и обрабатывать при помощи компьютерных устройств, значит их можно и передавать.

Для передачи информации необходимы:

Источник информации – система из которой информация передаётся.

Канал передачи информации – способ при помощи которого осуществляется передача информации.

Приемник информации – система, которая осуществляет получение необходимой информации.

Преобразование информации в сигналы, удобные для прохождения по линии связи, осуществляется передатчиком.

В процессе преобразования информации в сигнал происходит её кодирование. В широком смысле кодированием называется преобразование информации в сигнал. В узком смысле кодирование – это преобразование информации в сочетание определенных символов. В нашем случае в последовательность 1 и 0.

На приемной стороне осуществляется обратная операция декодирования, т.е. восстановление по принятому сигналу переданной информации.

Декодирующее устройство, (декодер) преобразует принятый сигнал к виду удобному для восприятия получателем.

Одними из самых важных свойств передачи информации являются скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Скорость передачи данных – скорость, с которой передается или принимается информация в двоичной форме. Обычно скорость передачи данных измеряется количеством бит, переданных в одну секунду.

Минимальная единица измерения скорости передачи информации – 1 бит в секунду (1 бит/сек)

Пропускная способность канала связи – максимальная скорость передачи данных от источника к получателю.

Обе величины измеряются в бит/сек, что часто путают с Байт/сек и обращаются к поставщикам (провайдерам) услуг связи в связи с ухудшением скорости или несоответствии скорости передачи информации.

Решение задач на скорость передачи информации практически полностью совпадает с решением задач на скорость, время и расстояние.

S – размер передаваемой информации

V – скорость передачи информации

T – время передачи информации

Поэтому формулы: справедливы при решении задач на скорость передачи информации. Однако следует помнить, что все величины измерения должны совпадать. (если скорость в Кбайт/сек, то время в секундах, а размер в Килобайтах)

Рассмотрим пример задачи:

Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать цветное изображение размером 640*480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется 3 байтами.

Определим количество пикселей в изображении:

640*480= 307200 пикселей

Т.к. каждый пиксель кодируется 3 байтами, определим информационный объем изображения:

307200 * 3 = 921600 байт

Заметим, что скорость передачи информации измеряется в бит/сек, а информационный вес изображения в байтах. Переведем скорость в байт/сек, для удобства подсчета:

28800: 8 = 3600 байт/сек

Определяем время передачи сообщения, если скорость равна 3600 байт/сек:

921600: 3600 = 256 сек

Ответ: 256 секунд потребуется

Известно, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 мин. Определите максимальный размер файла (Кбайт), который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информацию в среднем со скоростью 32 Кбит/сек.

Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/сек. Через данное соединение передают файл размером 375 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.

Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать 100 страниц текста в 30 сток по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется одним байтом.

Скорость передачи данных через модемное соединение равна 56 Кбит/сек. Передача текстового файла через это соединение заняла 12 сек. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке UNICODE.

Модем передает данные со скоростью 56 Кбит/сек. Передача текстового файла заняла 4,5 минуты. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке Unicode, а на одной странице – 3072 символа.

Читайте также:  Игры на андроид новинки 2018 топ

Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36 Кбит/сек. Сколько секунд потребуется модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2 304 символа?

Разведчик Белов должен передать сообщение: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» пеленгатор определяет место передачи, если она длиться не менее 2 минут. С какой скоростью (бит/сек) должен передавать радиограмму разведчик?

Известно, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 мин. Определите максимальный размер файла (Кбайт), который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информацию в среднем со скоростью 32 Кбит/сек.

Определяем время подключения в секундах:

10 мин * 60 = 600 сек.

Определяем размер файла, передаваемый модемом за 600 сек,:

600 сек * 32 К бит/сек = 19200 К бит

Переводим в Кбайты, как требуется по условию задачи:

19200 Кбит/8 = 2400 Кбайт.

Ответ: 2400 Кбайт

7. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 64000 бит/сек. Через данное соединение передают файл размером 375 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.

Переводим размер файла в биты:

375 Кбайт * 8 *1024 = 3072000 бит

Определяем время передачи файла в секундах:

3072000 бит / 64000 бит/сек = 48 сек.

8. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщение со скоростью 28800 бит/сек, чтобы передать 100 страниц текста в 30 сток по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется одним байтом.

Определяем количество символов на одной странице текста:

30 строк * 60 символов = 1800 символов.

Определяем информационный объем всего текста, при условии, что один символ = 1 байту.

1800 симв * 100 стр = 180000 байт = 1440000 бит

Определяем время передачи сообщения:

1440000 бит/ 28800 бит/сек = 50 сек.

9. Скорость передачи данных через модемное соединение равна 56 Кбит/сек. Передача текстового файла через это соединение заняла 12 сек. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке UNICODE.

Определяем информационный объем переданного текста:

56 Кбит/сек * 12 сек = 672 Кбита

Переводим в байты:

672 Кбита * 1024/8 = 86016 байт

Так как при использовании кодировки Unicode один символ кодируется 2 байтами, находим количество символов:

86016 байт/2 = 43008 символов

Ответ: 43008 символов

10. Модем передает данные со скоростью 56 Кбит/сек. Передача текстового файла заняла 4,5 минуты. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке Unicode, а на одной странице – 3072 символа.

Переводим минуты в секунды:

4,5 мин = 4*60+30=270 сек.

Определяем объем переданного файла:

270 сек * 56 Кбит/сек = 15120 Кбит = 1935360 байт

Одна страница текста содержит 3072 символа*2 байта = 6144 байт информации.

Определяем количество страниц в тексте:

1935360 байт/6144 байт = 315 страниц

Ответ: 315 страниц

11. Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна

36 Кбит/сек. Сколько секунд потребуется модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2 304 символа?

В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется одним байтом.

Определяем объем сообщения:

4 стр.* 2304 симв.= 9216 символов = 9216 байт = 9216*8/1024 = 72 Кбита.

Определяем время передачи:

72 Кбита/36 Кбит/сек = 2 сек

12. Разведчик Белов должен передать сообщение: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» пеленгатор определяет место передачи, если она длиться не менее 2 минут. С какой скоростью (бит/сек) должен передавать радиограмму разведчик?

Определяем информационный объем сообщения: «Место встречи изменить нельзя. Юстас.» – содержит 37 символов, то есть равно 37 байт = 296 бит.

Время передачи должно быть меньше 2 минут или 120 секунд.

При этом скорость передачи должна быть больше, чем 296 бит/120 сек = 2,5 бит/сек. Округляем в большую сторону и получаем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector