Серьезный интерес к вопросу скорости интернет соединения обычно возникает после или блога в процессе их Обусловлено это необходимостью узнать и, как правило, повысить скорость загрузки сайта, зависящей, помимо других факторов, в большой степени именно от скорости интернета. В данной статье коротко рассмотрим, что такое входящая скорость, исходящая скорость, а главное, разберемся с единицами измерения скорости передачи данных , понятие о которых у многих начинающих пользователей весьма расплывчатое. Кроме того, приведем простые методы измерения скорости интернет соединения посредством наиболее распространенных онлайн сервисов.
Что же такое, скорость интернет соединения? Под скоростью интернет соединения понимают объём передаваемой информации в единицу времени. Различают входящую скорость (скорость получения) – скорость передачи данных из интернета к нам на компьютер; исходящую скорость (скорость передачи) – скорость передачи данных от нашего компьютера в интернет.
Основные единицы измерения скорости интернета
Базовой единицей измерения количества передаваемой информации является бит (bit ). В качестве единицы времени принята секунда. Значит, скорость передачи будет измеряться бит/сек. Обычно оперируют единицами«килобит в секунду» (Кбит/сек), «мегабит в секунду» (Мбит/сек), «гигабит в секунду» (Гбит/сек).
1 Гбит/сек = 1000 Мбит/сек = 1 000 000 Кбит/сек = 1 000 000 000 бит/сек.
На английском языке базовая единица для измерения скорости передачи информации, используемая в вычислительной технике — бит в секунду или бит/с будет bits per second или bps.
Килобиты в секунду и, в большинстве случаев, Мегабиты в секунду (Кбит/с; Кб/с; Kb/s; Kbps, Мбит/с; Мб/с; Мb/s; Мbps - буква «б» маленькая ) используются в технических спецификациях и договорах на оказание услуг интернет провайдерами.Именно в приведенных единицах определяется скорость интернет соединения в нашем тарифном плане. Обычно, эта обещанная провайдером скорость, называется заявленной скоростью.
И так, количество передаваемой информации измеряется в битах. Размер же передаваемого или располагающегося на жестком диске компьютера файла, измеряется в байтах (Килобайтах, Мегабайтах, Гигабайтах).Байт (byte) – это также единица количества информации. Один байт равен восьми битам (1 Байт = 8 бит).
Чтобы было проще понимать различие между битом и байтом, можно сказать другими словами. Информация в сети передается «бит за битом», поэтому и скорость передачи измеряется в бит в секунду. Объем же хранимых данных измеряется в байтах. Поэтому и скорость закачки определенного объема измеряется в байтах в секунду.
Скорость передаваемого файла, использующаяся многими пользовательскими программами (программы-загрузчики, интернет браузеры, файлообменники) измеряется в Килобайтах, Мегабайтахи Гигабайтах в секунду.
Другими словами, при подключении к интернету, в тарифных планах указана скорость передачи данных в Мегабитах в секунду. А прискачивании файлов из интернета показывается скорость в Мегабайтах в секунду.
1 ГБайт = 1024 МБайта = 1 048 576 КБайта = 1 073 741 824 Байта;
1 МБайт = 1024 КБайта;
1 КБайт = 1024 Байта.
На английском языке базовая единица для измерения скорости передачи информации — Байт в секунду или Байт/с будет byte per second или Byte/s.
Килобайты в секунду обозначаются, как КБайт/с, КБ/с, KB/s или KBps.
Мегабайты в секунду - МБайт/с, МБ/с, МB/s или МBps.
Килобайты и Мегабайты в секунду всегда пишутся с большой буквой «Б», как в латинской транскрипции, так и в русском варианте написания: МБайт/с, МБ/с, МB/s, МBps.
Как определить, сколько мегабит в мегабайте и наоборот?!
1 МБайт/с = 8Мбит/с.
Например, если скорость передачи данных, отображаемая браузером, равна 2 МБ/с (2 Мегабайта в секунду), то в Мегабитах это будет в восемь раз больше - 16 Мбит/с (16 Мегабит в секунду).
16 Мегабит в секунду = 16 / 8 = 2,0 Мегабайт в секунду.
Т.е, чтобы получить величину скорости в «Мегабайтах в секунду», нужно значение в «Мегабитах в секунду» разделить на восемь и наоборот.
Кроме скорости передачи данных, важным измеряемым параметром является время реакции нашего компьютера, обозначаемое Ping. Другими словами, пинг – это время ответа нашего компьютера на посланный запрос. Чем меньше ping, тем меньше, например, время ожидания, необходимое для открытия интернет страницы. Понятно, что чем меньше пинг, тем лучше. При измерении пинга определяется время, затрачиваемое для прохождения пакета от сервера измеряющего онлайн сервиса к нашему компьютеру и обратно.
Определение скорости интернет соединения
Для определения скорости интернет соединения существует несколько методов. Одни более точные, другие менее точные. В нашем же случае, для практических нужд, считаю, достаточно использования некоторых наиболее распространенных и неплохо себя зарекомендовавших онлайн сервисов. Почти все они, кроме проверки скорости интернета содержат многие другие функции, среди которых наше местоположение, провайдер, время реакции нашего компьютера (пинг) и др.
При желании можно много экспериментировать, сопоставляя результаты измерений различных сервисов и выбирая понравившиеся. Меня, например, устраивают такие сервисы, как известный Яндекс интернетометр, а также еще два – SPEED . IO и SPEEDTEST . NET .
Страница измерения скорости интернетавЯндекс интернетометре открывается по адресу ipinf.ru/speedtest.php (рисунок 1). Для повышения точности измерения выбираем меткой на карте свое местоположение и нажимаем левой кнопкой мыши. Процесс измерения начинается. Результаты измеренных входящей (download ) и исходящей (upload ) скоростей отражаются во всплывающей таблице и слева в панели.
Рисунок 1. Страница измерения скорости интернета в Яндекс интернетометре
Сервисами SPEED.IO и SPEEDTEST.NET, процесс измерения в которых анимируется в панели приборов, подобной автомобильной (рисунки 2, 3), пользоваться просто приятно.
Рисунок 2. Измерение скорости интернет соединения в сервисе SPEED.IO
Рисунок 3. Измерение скорости интернет соединения в сервисе SPEEDTEST.NET
Пользование приведенными сервисами интуитивно понятно и обычно не вызывает никаких затруднений. Опять же определяются входящая (download), исходящая (upload) скорости, ping . Speed.io измеряет текущую скорость интернета до ближайшего от нас сервера компании.
Кроме того в сервисе SPEEDTEST.NET можно протестировать качество сети, сравнить свои предыдущие результаты измерений с настоящими, узнать результаты других пользователей, сравнить свои результаты с обещанной провайдером скоростью.
Наряду с указанными, широко используются сервисы: CY - PR . com , SPEED . YOIP
Открытый урок по информатике
Тема: «Передача информации. Скорость передачи информации»
Цели:
Образовательная:
ввести понятия источника, приёмника и канала передачи информации.
скорость передачи информации и пропускная способность канала;
решение задач на скорость передачи информации
Развивающая:
развивать познавательный интерес,
развитие навыка работы в группе,
Воспитывающая:
воспитание аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
1. Повторение ранее изученного материала
Понятие информации
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:
графическая;
звуковая;
текстовая;
числовая;
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
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.
Решение:
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
Задачи:
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.
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?
Задачи:
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.
Ответ: 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.
Ответ: 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
Ответ: 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
3 бит/сек.
Ответ: 3 бит/сек
Любой сигнал можно рассматривать как функцию времени, или как функцию частоты. В первом случае эта функция показывает, как меняются впоследствии параметры сигнала, например, напряжение или ток. Если эта функция имеет непрерывный характер, то говорят о непрерывном сигнале. Если эта функция имеет дискретный вид, то говорят о дискретном сигнале.
Частотное представление функции основано на том факте, что любая функция может быть представлена в виде ряда Фурье
(1),
где -
частота, an,bn –
амплитуды n-ой
гармоники.
Характеристику канала, который определяет спектр частот, которые физическая среда, из которой сделана линия связи, которая образует канал, пропускает без существенного снижения мощности сигнала, называют полосой пропускания .
Максимальную скорость, из которой канал способен передавать данные, называют пропускной способностью канала или битовой скоростью.
В 1924 Найквист открыл взаимосвязь между пропускной здатностью канала и шириной его полосы пропускания.
Теорема Найквиста
где – максимальная скорость передачи H - ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, М - количество уровней сигнала, которые используются при передаче. Например, из этой формулы видно, что канал с полосой 3 кГц не может передавать двухуровневые сигналы быстрее 6000 бит/сек.
Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоена ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале, а потому вся информация, необходимая для возобновления сигнала будет собрана при таком сканировании.
Однако, теорема Найквиста не учитывает шум в канале, который измеряется как отношение мощности полезного сигнала к мощности шума: S/N . Эта величина измеряется в децибелах: 10log10(S/N) dB . Например, если отношение S/N равняется 10, то говорят о шуме в 10 dB если отношение равняется 100, то - 20 dB .
На случай канала с шумом есть теорема Шенона, по которой максимальная скорость передачи данные по каналу с шумом равняется:
H log2 (1+S/N)
бит/сек,
где S/N -
соотношение сигнал-шум в канале.
Здесь уже не важно количество уровней в сигнале. Эта формула устанавливает теоретический предел, который редко достигается на практике. Например, по каналу с полосой пропускания в 3000 Гц и уровнем шума 30 dB (это характеристики телефонной линии) нельзя передать данные быстрее, чем со скоростью 30 000 бит/сек.
Методы доступа и их классификация
Метод доступа
(accessmethod
) – это набор правил, которые регламентируют способ получения в пользование (“восторгу”) среды передачи. Метод доступа определяет, каким образом узлы получают возможность передавать данные.
Выделяют следующие классы методов доступа:
- селективные методы
- состязательные методы (методы случайного доступа)
- методы, основанные на резервировании времени
- кольцевые методы.
Все методы доступа, кроме состязательных, образуют группу методов детерминированного доступа. При использовании селективных методов для того, чтобы узел мог передавать данные, он должен получить разрешение. Метод называется опросом (polling ), если разрешения передаются всем узлам по очереди специальным сетевым оборудованием. Метод называется передачей маркера (token passing ), если каждый узел по завершении передачи передает разрешение следующему.
Методы случайного доступа
(random access methods
) основаны на “соревновании” узлов за получение доступа к среде передачи. Случайный доступ может быть реализован разными способами: базовым асинхронным, с тактовой синхронизацией моментов передачи кадров, с прослушиванием канала перед началом передачи (“слушай, прежде чем говорить”), с прослушиванием канала во время передачи (“слушай, пока говоришь”). Могут быть использованы одновременно несколько способов из перечисленных.
Методы, основанные на резервировании времени
, сводятся к выделению интервалов времени (слотов), которые распределяются между узлами. Узел получает канал в свое распоряжение на всю длительность выделенных ему слотов. Существуют варианты методов, которые учитывают приоритеты - узлы из больше высоким приоритетам получают большее количество слотов.
Кольцевые методы
используются в ЛВМ с кольцевой топологией. Кольцевой метод вставки регистров заключается в подключении параллельно к кольцу одного или нескольких буферных регистров. Данные для передачи записываются в регистр, после чего узел ожидает межкадрового промежутка. Потом содержимое регистра передается в канал. Если во время передачи поступает кадр, он записывается в буфер и передается после своих данных.
Различают клиент-серверные и одноранговые методы доступа.
Клиент-серверные методы доступа допускают наличие в сети центрального узла, который управляет всеми другими. Такие методы распадаются на две группы: с опросом и без опроса.
Среди методов доступа с опросом наиболее часто используемый “опрос с остановкой и ожиданием” и “непрерывный автоматический запрос на повторение” (ARQ). Во всяком случае первичный узел последовательно передает узлам разрешение на передачу данных. Если узел имеет данные для передачи, он выдает их в среду передачи, если нет - или выдает короткий пакет данных типа “данных нет”, или просто ничего не передает.
При использовании одноранговых методов доступа все узлы равноправные. Мультиплексна передача со временным делением - наиболее простая одноранговая система без приоритетов, что использует твердое расписание работы узлов. Каждому узлу выделяется интервал времени, в течение которого узел может передавать данные, причем интервалы распределяются поровну между всеми узлами.
Аналоговые каналы передачи данные.
Под каналом передачи данные (КПД) понимается совокупность среды передачи (среды распространения сигнала) и технических средств передачи между канальными интерфейсами. В зависимости от формы информации, которая может передавать канал, различают аналоговые и цифровые каналы.
Аналоговый канал на входе (и, соответственно, на выходе) имеет непрерывный сигнал, те или другие характеристики которого (например, амплитуда или частота) несут переданную информацию. Цифровой канал принимает и выдает данные в цифровой (дискретной, импульсной) форме.
Думаете, скорость вашего широкополосного подключения к интернету быстрая? Осторожно, после прочтения данной статьи ваше отношение к слову "быстро" относительно передачи данных может сильно измениться. Представьте объем вашего жесткого диска на компьютере и определитесь, какая скорость его заполнения является быстрой -1 Гбит/с или может быть 100 Гбит/с, тогда 1 терабайтный диск заполнится уже через 10 сек? Если бы книга рекордов Гиннеса констатировала рекорды по скорости передачи информации, то ей бы пришлось обработать все приведенные далее эксперименты.
В конце ХХ в., то есть еще относительно недавно, скорости в магистральных каналах связи не превышали десятков Гбит/с. В то же время пользователи интернета с помощью телефонных линий и модемов наслаждались скоростью в десятки килобит в секунду. Интернет был по карточкам и цены за услугу были немаленькие - тарифы приводились, как правило, в у.е. На загрузку одной картинки порой даже уходило несколько часов и как точно подметил один из пользователей интернета того времени: "Это был интернет, когда за одну ночь можно было только несколько женщин в интернете посмотреть". Такая скорость передачи данных медленная? Возможно. Однако стоит помнить, что все в мире относительно. Например, если бы сейчас был 1839 г., то неким подобием интернета для нас бы представляла самая протяженная в мире оптическая телеграфная линии связи Петербург-Варшава. Длина этой линии связи для ХIХ века кажется просто заоблачной - 1200 км, состоит она из 150 ретранслирующих транзитных вышек. Любой гражданин может воспользоваться этой линией и послать "оптическую" телеграмму. Скорость "колоссальная" - 45 символов на расстояние 1200 км можно передать всего за 22 минуты, никакая конная почтовая связь здесь и рядом не стояла!
Вернемся в ХХI век и посмотрим, что в сравнении с описанными выше временами мы сегодня имеем. Минимальные тарифы у крупных провайдеров проводного интернета исчисляются уже не единицами, а несколькими десятками Мбит/с; смотреть видео с разрешением менее 480pi мы не уже хотим, такое качество картинки нас уже не устраивает.
Посмотрим среднюю скорость интернета в разных странах мира. Представленные результаты составлены CDN-провайдером Akamai Technologies. Как видно, даже в республике Парагвай уже в 2015 году средняя скорость соединения по стране превышала 1.5 Мбит/с (кстати, Парагвай имеет близкий для нас русских по транслитерации домен - *.py).
На сегодняшний день средняя скорость интернет соединений в мире составляет 6.3 Мбит/с . Наибольшая средняя скорость наблюдается в Южной Корее 28.6 Мбит/с, на втором месте Норвегия -23.5 Мбит/с, на третьем Швеция - 22.5 Мбит/с. Ниже приведена диаграмма, показывающая среднюю скорость интернета по лидирующим в этом показателе странам на начало 2017 года.
Хронология мировых рекордов скоростей передачи данных
Поскольку сегодня неоспоримым рекордсменом по дальности и скорости передачи являются волоконно-оптические системы передачи, акцент будет делаться именно на них.
С каких скоростей все начиналось? После многочисленных исследований в период с 1975 по 1980 гг. появилась первая коммерческая волоконно-оптическая система, работающая с излучением на длине волны 0,8 мкм на полупроводниковом лазере на основе арсенида галлия.
22 апреля 1977 года в Лонг-Бич, штат Калифорния, компания General Telephone and Electronics впервые использовала оптический канал для передачи телефонного трафика на скорости 6 Мбит/с . При такой скорости, можно организовать одновременную передачу до 94 простейших цифровых телефонных каналов.
Максимальная скорость оптических систем передачи в экспериментальных исследовательских установках этого времени доходило до 45 Мбит/с , максимальное расстояние между регенераторами - 10 км .
В начале 1980-х передача светового сигнала проходила в многомодовых волокнах уже на длине волны 1,3 мкм с помощью InGaAsP-лазеров. Максимальная скорость передачи была ограничена значением 100 Мбит/с вследствие дисперсии.
При использовании одномодовых ОВ в 1981 году при лабораторных испытаниях добились рекордной для того времени скорости передачи 2 Гбит/с на расстоянии 44 км .
Коммерческое внедрение таких систем в 1987 году обеспечивало скорость до 1,7 Гбит/с с протяженностью трассы 50 км .
Как можно было заметить, оценивать рекорд системы связи стоит не только по скорости передачи, здесь также крайне важно на какое расстояние данная система способна обеспечить данную скорость. Поэтому для характеристики систем связи обычно пользуются произведением общей пропускной способности системы B [бит/с] на ее дальность L [км].
В 2001 году при применении технологии спектрального уплотнения была достигнута скорость передачи 10,92 Тбит/с (273 оптических канала по 40 Гбит/с), но дальность передачи была ограничена значением 117 км (B∙L = 1278 Тбит/с∙км).
В этом же году был проведен эксперимент по организации 300 каналов со скоростью 11,6 Гбит/с каждый (общая пропускная способность 3.48 Тбит/с ), длина линии составила свыше 7380 км (B∙L = 25 680 Тбит/с∙км).
В 2002 г. была построена межконтинентальная оптическая линия протяженностью 250 000 км с общей пропускной способностью 2.56 Тбит/с (64 WDM канала по 10 Гбит/с, трансатлантический кабель содержал 4 пары волокон).
Теперь с помощью единственного оптоволокна можно одновременно передавать 3 миллиона! телефонных сигналов или 90 000 сигналов телевидения.
В 2006 г. Nippon Telegraph и Telephone Corporation организовали скорость передачи 14 триллион бит в секунду (14 Тбит/с ) по одному оптическому волокну при длине линии 160 км (B∙L = 2240 Тбит/с∙км).
В этом эксперименте они публично продемонстрировали передачу за одну секунду 140 цифровых HD фильмов. Величина 14 Тбит/с появилась в результате объединения 140 каналов по 111 Гбит/с каждый. Использовалось мультиплексирование с разделением по длине волны, а также поляризационное уплотнение.
В 2009 г. Bell Labs достигли параметра B∙L = 100 пета бит в секунду умножить на километр, преодолев, таким образом, барьер в 100 000 Тбит/с∙км.
Для достижения таких рекордных результатов исследователи из лаборатории Bell Labs в Villarceaux, Франция, использовали 155 лазеров, каждый из которых работает на своей частоте и осуществляет передачу данных на скорости 100 Гигабит в секунду. Передача осуществлялась через сеть регенераторов, среднее расстояние между которыми составляло 90 км. Мультиплексирование 155 оптических канала по 100 Гбит/с позволило обеспечить общую пропускную способность 15,5 Тбит/с на расстоянии 7000 км . Чтобы осмыслить значение этой скорости, представьте, что идет передача данных из Екатеринбурга во Владивосток со скоростью 400 DVD-дисков в секунду.
В 2010 г. NTT Network Innovation Laboratories добились рекорда скорости передачи 69.1 терабит в секунду по одному 240-километровому оптическому волокну. Используя технологию волнового мультиплексирования (WDM), они мультиплексировали 432 потока (частотный интервал составил 25 ГГц) с канальной скоростью 171 Гбит/с каждый.
В эксперименте применялись когерентные приемники, усилители с низким уровнем собственных шумов и с ультра-широкополосным усилением в С и в расширенном L диапазонах. В сочетании с модуляцией QAM-16 и поляризационного мультиплексирования, получилось достичь значения спектральной эффективности 6.4 бит/с/Гц.
На графике ниже видна тенденция развития волоконно-оптических систем связи на протяжении 35 лет с начала их появления.
Из данного графика возникает вопрос: "а что дальше?" Каким образом можно еще в разы повысить скорость и дальность передачи?
В 2011 г. мировой рекорд пропускной способности установила компания NEC, передав более 100 терабит информации в секунду по одному оптическому волокну. Этого объема данных, переданного за 1 секунду, достаточно, чтобы просматривать HD фильмы непрерывно в течение трех месяцев. Или это эквивалентно передаче за секунду содержимого 250 двухсторонних Blu-ray дисков.
101,7 терабит были переданы за секунду на расстояние 165 километров с помощью мультиплексирования 370 оптических каналов, каждый из которых имел скорость 273 Гбит/с.
В этом же году National Institute of Information and Communications Technology (Токио, Япония) сообщил о достижении 100-терабного порога скорости передачи посредством применения многосердцевинных ОВ. Вместо того чтобы использовать волокно только с одной световедущей жилой, как это происходит современных коммерческих сетях, команда использовали волокно с семью сердцевинами. По каждой из них осуществлялась передача со скоростью 15.6 Тбит/с, таким образом, общая пропускная способность достигла 109 терабит в секунду.
Как заявили тогда исследователи, использование многосердцевинных волокон пока является достаточно сложным процессом. Они имеют большое затухание и критичны к взаимным помехам, поэтому сильно ограничены по дальности передачи. Первое применение таких 100 терабитных систем будет внутри гигантских центров обработки данных компаний Google, Facebook и Amazon.
В 2011 г. команда ученых из Германии из технологического института Karlsruhe Institute of Technology (KIT) без использования технологии xWDM передала данные по одному ОВ со скоростью 26 терабит в секунду на расстояние 50 км . Это эквивалентно передачи в одном канале одновременно 700 DVD-дисков в секунду или 400 миллионов телефонных сигналов.
Начали появляться новые услуги, такие как облачные вычисления, трехмерное телевидение высокой четкости и приложения виртуальной реальности, что опять требовало беспрецедентной высокой емкости оптического канала. Для решения этой проблемы исследователи из Германии продемонстрировали применение схемы оптического быстрого преобразования Фурье для кодирования и передачи потоков данных со скоростью 26.0 Тбит/с. Для организации такой высокой скорости передачи была использована не просто классическая технология xWDM, а оптическое мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) и соответственно декодирование оптических OFDM потоков.
В 2012 г. японская корпорация NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) и три ее партнера: фирма Fujikura Ltd., университет Hokkaido University и университет Technical University of Denmark установили мировой рекорд пропускной способности, передав 1000 терабит (1 Пбит / с ) информации в секунду по одному оптическому волокну на расстояние 52.4 км . Передача одного петабита в секунду эквивалентна передаче 5000 двухчасовых HD фильмов за одну секунду.
С целью значительного улучшения пропускной способности оптических коммуникационных систем, было разработано и протестировано волокно с 12-тью сердцевинами, расположенных особым образом в виде соты. В данном волокне благодаря его особой конструкции взаимные помехи между соседними сердцевинами, которые обычно являются главной проблемой в обычных многосердцевинных ОВ, значительно подавлены. В результате применения поляризационного мультиплексирования, технологии xWDM, квадратурной амплитудной модуляции 32-QAM и цифрового когерентного приема, ученые успешно повысили эффективность передачи в расчете на одну сердцевину более чем в 4 раза, в сравнении с предыдущими рекордами для многосердцевинных ОВ.
Пропускная способность составила 84.5 терабит в секунду на одну сердцевину (скорость канала 380 Гбит/с х 222 каналов). Общая пропускная способность на одно волокно составила 1.01 петабит в секунду (12 х 84.5 терабит).
Также в 2012 г. немного позднее исследователи из лаборатории NEC в Принстоне, Нью-Джерси, США, и Нью-Йоркского научно-исследовательского центра Corning Inc., успешно продемонстрировали сверхвысокую скорость передачи данных со скоростью 1.05 петабит в секунду. Данные передавались с помощью одного многосердцевинного волокна, которое состояло из 12 одномодовых и 2 маломодовых сердцевин.
Данное волокно было разработано исследователями Corning. Объединив технологии спектрального и поляризационного разделения с пространственным мультиплексированием и оптической системы MIMO, а также используя многоуровневые форматы модуляции, исследователи в результате достигли общей пропускной способности 1.05 Пбит/с, поставив, таким образом, новый мировой рекорд самой высокой скорости передачи по одному оптическому волокну.
Летом 2014 года рабочая группа в Дании, используя новое волокно, предложенное японской компанией Telekom NTT, установила новый рекорд -организовав с помощью одного лазерного источникаскорость в 43 Тбит/с . Сигнал от одного лазерного источника передавался по волокну с семью сердцевинами.
Команда Датского технического университета совместно с NTT и Fujikura ранее уже достигала самой высокой в мире скорости передачи данных в 1 петабит в секунду. Однако тогда были использованы сотни лазеров. Сейчас же рекорд в 43 Тбит/с был достигнут с помощью одного лазерного передатчика, что делает систему передачи более энергоэффективной.
Как мы убедились, в связи есть свои интересные мировые рекорды. Для новичков в этой области стоит отметить, что многие представленные цифры до сих пор не встречаются повсеместно в коммерческой эксплуатации, поскольку были достигнуты в научных лабораториях в единичных экспериментальных установках. Однако и сотовый телефон когда-то был прототипом.
Чтобы не перегружать ваш носитель информации, пока остановим текущий поток данных.
Продолжение следует…
Скорость интернета – это объем информации, принятой и переданной компьютером за промежуток времени. Сейчас этот параметр чаще всего измеряется в Мегабитах в секунду, но это не единственная величина, также могут использоваться килобиты в секунду. Гигабиты пока еще в повседневной жизни не используются.
В то же время, размер переданных файлов измеряется обычно в байтах, но не берется в расчет время. Например: Байты, Мбайты или Гбайты.
Очень просто посчитать время, за которое получится скачать файл из сети, используя простую формулу. Известно, что наименьшее количество информации – это бит. Затем идет байт, в котором содержится 8 бит информации. Таки образом скорость в 10 Мегабит в секунду (10/8 = 1,25) позволяет передать 1,25 Мбайта в секунду. Ну а 100 Мбит/сек – 12,5 Мегабайт (100/8) соответственно.
Также можно рассчитать, за сколько загрузиться файл определенного размера из интернета. Например, фильм в 2 Гб загружаемый со скорость 100 Мегабит в секунду, можно скачать за 3 минуты. 2 Гб – это 2048 Мегабайт, которые следует поделить на 12,5. Получим 163 секунды, что равно примерно 3 минутам.
К сожалению, не все знакомы с единицами в которых принято измерять информацию, поэтому упомянем основные единицы:
1 байт – это 8 бит
1 Килобайт (Кб) соответствует 1024 байта
1 Мегабайт (Мб) будет равен 1024 Кб
1 Гигабайт (Гб) соответственно равняется 1024 Мб
1 Терабайт – 1024 Гб
Что влияет на скорость
То, с какой скоростью будет работать интернет на устройстве, зависит прежде всего:
От тарифного плана, предоставляемого провайдером
От пропускной возможности канала. Часто провайдер предоставляет общую скорость абонентам. То есть канал делится на всех, и если все пользователи активно используют сеть, то и скорость может снижаться.
От расположения и настроек сайта, к которому обращается пользователь. Некоторые ресурсы имеют ограничения и не позволяют превышать определенный порог при загрузке. Также сайт может находится на другом континенте, что также повлияет на загрузку.
На скорость передачи данных в некоторых случаях, влияют как внешние, так и внутренние факторы, среди которых:
Расположение сервера, к которому идет обращение
Настройка и ширина канал Wi-Fi роутера, если подключение происходит «по воздуху»
Приложения, запущенные на устройстве
Антивирусы и фаерволы
Настройка ОС и ПК
