Почему для любого канала связи скорость передачи данных ограничена ответ кратко

Обновлено: 07.07.2024

Скорость передачи даных - это количество битов (байтов, Кбайт и т.д.), за 1 с).

Пропускная способность любого реального канала связи огранича. Это значит, что есть некоторая наибольшая возможная скорость передачи данных, которую принципиально невозможо превысить.

Основная единица измерения скорости — биты в секунду (бит/с, англ. bps — bits per second). Для характеристики быстродействующих каналов применяют килобиты в секунду (Кбит/с) и мегабиты в секунду (Мбит/с), иногда используют байты в секунду (байт/с) и килобайты в секунду (Кбайт/с).

Информационный объём I данных, переданных по каналу за время t , вычисляется по формуле I = v • t, где v — скорость передачи данных. Например, если скорость передачи данных равна 512 000 бит/с, за 1 минуту можно передать файл объёмом

512 000 бит/с • 60 с = 30 720 000 битов = 3 840 000 байтов = 3075 Кбайт.

Обнаружение ошибок

В реальных каналах связи всегда присутствуют помехи, искажающие сигнал. В некоторых случаях ошибки допустимы, например, при прослушивании радиопередачи через Интернет небольшое искажение звука не мешает понимать речь. Однако чаще всего требуется обеспечить точную передачу данных. Для этого в первую очередь нужно определить факт возникновения ошибки и, если это произошло, передать блок данных ещё раз.

Если же изменилось два бита, чётность не меняется, и такая ошибка не обнаруживается. В длинной цепочке применение бита чётности позволяет обнаруживать нечётное число ошибок (1, 3, 5, . ), а ошибки в чётном количестве разрядов остаются незамеченными.

Контроль с помощью бита чётности применяется для небольших блоков данных (чаще всего — для каждого отдельного байта) и хорошо работает тогда, когда отдельные ошибки при передаче независимы одна от другой и встречаются редко.

Для обнаружения искажений в передаче файлов, когда может сразу возникнуть множество ошибок, используют другой метод — вычисляют контрольную сумму с помощью какой-нибудь хэш-функции (вспомните материал учебника для 10 класса). Чаще всего для этой цели применяют алгоритмы CRC (англ. Cyclic Redundancy Code — циклический избыточный код), а также криптографические хэш-функции MD5, SHA-1 и другие. Если контрольная сумма блока данных, вычисленная приёмником, не совпадает с контрольной суммой, записанной передающей стороной, то произошла ошибка.

Помехоустойчивые коды.

Помехоустойчивый код — это код, который позволяет исправлять ошибки, если их количество не превышает некоторого уровня.

Например, расстояние d между кодами 001 и 100 равно

Это значит, что слово, в котором сделано r ошибок, должно быть ближе к исходному слову (из которого оно получено искажением), чем к любому другому.

Рассмотрим более сложный пример. Пусть нужно передавать три произвольных бита, обеспечив обнаружение двух любых ошибок и исправление одной ошибки. В этом случае можно использовать, например, такой код с тремя контрольными битами (они подчеркнуты);

Вопросы и задания

1. В каких единицах измеряют скорость передачи данных?

2. Почему для любого канала связи скорость передачи данных ограничена?

3. Как вычисляется информационный объем данных, который можно передать за некоторое время?

4. В каких случаях при передаче данных допустимы незначительные ошибки?

6. Как помехи влияют на передачу данных?

7. Что такое бит чётности? В каких случаях с помощью бита чётности можно обнаружить ошибку, а в каких - нельзя?

9. Для чего используется метод вычисления контрольной суммы?

10. Какой код называют помехоустойчивым?

12. Как исправляется ошибка при использовании помехоустойчивого кода?

В случае с конкретными каналами связи также есть физические ограничения. Например, для оптоволоконных соединений ограничивающие факторы – дисперсия внутри волокна и количество мод, также на скорость влияют частота модуляции излучения лазера и т.д.

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

§ 2. Передача данных

Задачи

1. Через соединение со скоростью 128 000 бит/с передают файл размером 625 Кбайт. Определите время передачи файла в секундах.

2. Передача файла через соединение со скоростью 512 000 бит/с заняла 1 минуту. Определите размер файла в килобайтах.

3. Скорость передачи данных равна 64 000 бит/с. Сколько времени займёт передача файла объёмом 375 Кбайт по этому каналу?

4. У Васи есть доступ к Интернету по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 256 000 бит/с. У Пети нет скоростного доступа к Интернету, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 32 768 бит/с. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объёмом 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 375 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Васей данных до полного их получения Петей?

5. Определите максимальный размер файла в килобайтах, который может быть передан за 8 минут со скоростью 32 000 бит/с.

6. Сколько секунд потребуется, чтобы передать 400 страниц текста, состоящего из 30 строк по 60 символов каждая по линии со скоростью 128 000 бит/с, при условии что каждый символ кодируется 1 байтом?

7. Передача текстового файла по каналу связи со скоростью 128 000 бит/с заняла 1,5 мин. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке UNICODE, а на одной странице — 400 символов.

8. Передача текстового файла через соединение со скоростью 64 000 бит/с заняла 10 с. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке UNICODE и на каждой странице — 400 символов.

9. Сколько секунд потребуется, чтобы передать цветное растровое изображение размером 1280 х 800 пикселей по линии со скоростью 256 000 бит/с при условии, что цвет каждого пикселя кодируется 24 битами?

10. Сколько секунд потребуется, чтобы передать цветное растровое изображение размером 1000 х 800 пикселей по линии со скоростью 128 000 бит/с при условии, что цвет каждого пикселя кодируется 24 битами?

11. Через некоторый канал связи за 2 минуты был передан файл, размер которого — 3750 Кбайт. Определите минимальную скорость, при которой такая передача возможна.

12*. Модем, передающий информацию со скоростью 256 000 бит/с, передал файл с несжатой стереофонической музыкой за 2 минуты 45 секунд. Найдите разрядность кодирования этой музыки, если известно, что её продолжительность составила 1 минуту и оцифровка производилась с частотой 22 000 Гц.

13. Найдите расстояние между кодами 11101 и 10110, YUIX и YAIY.

14. Найдите все пятизначные двоичные коды, расстояние от которых до кода 11101 равно 1. Сколько всего может быть таких слов для «-битного кода?

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Отправитель информации Получатель информации Канал передачи информации Канал обмена информацией Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность, или скорость передачи информации. Пропускная способность равна количеству информации, которое может передаваться по каналу за единицу времени. Пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с, Мбит/с.

Соотношения между единицами пропускной способности 1 байт/с=23 бит/с= 8 бит/с 1 Кбайт/с=210 бит/с= 1024 бит/с 1Мбайт/с=210 Кбит/с= 1024 Кбит/с 1Гбайт/с=210 Мбит/с= 1024 Мбит/с

Скорость передачи данных Для любого канала связи, в котором есть помехи, пропускная способность ограничена. Это значит, что есть некоторая наибольшая возможная скорость передачи данных, которую принципиально невозможно превысить. Объем информации I, переданной по каналу за время t, вычисляется по формуле I = v·t, где v - скорость передачи информации. Например, если скорость передачи данных равна 512 000 бит/c, за 1 минуту можно передать файл объемом 512 000 бит/с х 60 c = 30 720 000 бит = 3 840 000 байт = 3075 Кбайт  3 Мбайт.

Ошибки в передаче данных В реальных каналах связи всегда присутствуют помехи, искажающие сигнал. В некоторых случаях ошибки допустимы, например, при прослушивании радиопередачи через Интернет небольшое искажение звука не мешает понимать речь. Получена цепочка нулей и единиц 1010101110

Метод контрольной суммы метод контрольной суммы (англ. CRC = Cyclic Redundancy Check – проверка с помощью циклических сумм). Если контрольная сумма блока данных, вычисленная приемником по специальному довольно сложному алгоритму, не совпадает с контрольной суммой, записанной передающей стороной, произошла ошибка.

Задача Определите максимальный размер файла в Кбайтах, который может быть передан за 10 минут со скоростью 32 килобита/с. У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 256 Кбит/с. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 32 Кбит/с. 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?

Вообще говоря, на скорость передачи данных есть физическое ограничение сверху: скорость передачи информации не может быть больше скорости света. Это следствие из теории, начало которой положил Эйнштейн, и которая на данный момент подтверждается экспериментально. Почему в нашем мире физика такая, какая она есть, – вопрос метафизический и едва ли имеет конкретный ответ.В случае с конкретными каналами связи также есть физические ограничения. Например, для оптоволоконных соединений ограничивающие факторы – дисперсия внутри волокна и количество мод, также на скорость влияют частота модуляции излучения лазера и т.д.

Если тебя не устраивает ответ или его нет, то попробуй воспользоваться поиском на сайте и найти похожие ответы по предмету Информатика.

Читайте также: