Пропускна здатність каналів зв'язку. Швидкість інтернет-з'єднання

З плином технічного прогресу розширилися і можливості інтернету. Однак для того, щоб користувач міг ними скористатися в повній мірі, необхідно стабільне і високошвидкісне з'єднання. У першу чергу вона залежить від пропускної спроможності каналів зв'язку. Тому необхідно з'ясувати, як виміряти швидкість передачі даних та які чинники на неї впливають.

Що таке пропускна здатність каналів зв'язку?

Для того щоб ознайомитися і зрозуміти новий термін, потрібно знати, що являє собою канал зв'язку. Якщо говорити простою мовою, канали зв'язку – це пристрої і засоби, завдяки яким здійснюється передача даних (інформації) на відстані. Наприклад, зв'язок між комп'ютерами здійснюється завдяки оптоволоконних і кабельним мережам. Крім того, поширений спосіб зв'язку по радіоканалу (комп'ютер, підключений до модему або ж мережі Wi-Fi).


Пропускною здатністю називають максимальну швидкість передачі інформації за одну певну одиницю часу. Зазвичай для позначення пропускної здатності використовують такі одиниці:

Одиниця виміру інформації



Час



Біт (байт)



секунда



Кілобіт (або кілобайт)



секунда



Мегабіт (або мегабайт)



секунда

Вимірювання пропускної здатності

Вимірювання пропускної здатності – досить важлива операція. Вона здійснюється для того, щоб дізнатися точну швидкість інтернет-з'єднання. Вимірювання можна здійснити за допомогою наступних дій: Найбільш просте – завантаження об'ємного файлу і відправлення його на інший кінець. Недоліком є те, що неможливо визначити точність вимірювання. Крім того, можна скористатися ресурсом speedtest.net. Сервіс дозволяє виміряти ширину інтернет-каналу, «провідного» до сервера. Однак для цілісного вимірювання цей спосіб також не підходить, сервіс дає дані про всій лінії до сервера, а не про конкретному каналі зв'язку. Крім того, піддається вимірюванню об'єкт не має виходу в глобальну мережу Інтернет. Оптимальним рішенням для вимірювання стане клієнт-серверна утиліта Iperf. Вона дозволяє виміряти час, кількість переданих даних. Після завершення операції програма надає користувачеві звіт. Завдяки перерахованим вище способів, можна без особливих проблем виміряти реальну швидкість інтернет-з'єднання. Якщо показання не задовольняють поточні потреби, то, можливо, потрібно задуматися про зміну провайдера.

Розрахунок пропускної здатності

Для того щоб знайти і розрахувати пропускну здатність лінії зв'язку, необхідно скористатися теоремою Шеннона-Хартлі. Вона говорить: знайти пропускну здатність каналу (лінії) зв'язку можна, розрахувавши взаємний зв'язок між потенційною пропускною здатністю, а також смугою пропускання лінії зв'язку. Формула для розрахунку пропускної здатності виглядає наступним чином: I=Glog 2 (1+A s /A n ). У цій формулі кожен елемент має своє значення: I – позначає параметр максимальної пропускної спроможності. G – параметр ширини смуги, призначеної для пропускання сигналу. A s / A n – співвідношення шуму і сигналу. Теорема Шеннона-Хартлі дозволяє сказати, що для зменшення зовнішніх шумів або ж збільшення сили сигналу краще всього використовувати широкий кабель для передачі даних.

Способи передачі сигналу

На сьогоднішній день існує три основних способи передачі сигналу між комп'ютерами: Передача по радіомережам. Передача даних по кабелю. Передача даних через оптоволоконні з'єднання. Кожен з цих способів має індивідуальні характеристики каналів зв'язку, мова про яких піде нижче. До переваг передачі інформації через радіоканали можна віднести: універсальність використання, простоту монтажу і налаштування такого обладнання. Як правило, для одержання і передачі даних бездротовим способом використовується радіопередавач. Він може являти собою модем для комп'ютера або ж Wi-Fi адаптер. Недоліками такого способу передачі можна назвати нестабільну і порівняно низьку швидкість, більшу залежність від наявності радіовеж, а також дорожнечу використання (мобільний інтернет практично в два рази дорожче «стаціонарного»). Плюсами передачі даних по кабелю є: надійність, простота експлуатації і обслуговування. Інформація передається за допомогою електричного струму. Умовно кажучи, струм під певним напруженням переміщається з пункту А в пункт Б. А пізніше перетворюється в інформацію. Дроти відмінно витримують перепади температур, згинання і механічний вплив. До мінусів можна віднести нестабільну швидкість, а також погіршення з'єднання із-за дощу чи грози. Мабуть, найдосконалішою на даний момент технологією передачі даних є використання оптоволоконного кабелю. У конструкції каналів зв'язку мережі каналів зв'язку, що застосовуються мільйони дрібних скляних трубок. А сигнал, переданий по них, є світловий імпульс. Так як швидкість світла в кілька разів вище швидкості струму, дана технологія дозволила в кілька сотень разів прискорити інтернет-з'єднання. До недоліків же можна віднести крихкість оптоволоконних кабелів. По-перше, вони не витримують механічні пошкодження: розбиті трубки не можуть пропускати через себе світловий сигнал, також різкі перепади температур призводять до їх розтріскування. Ну а підвищений радіаційний фон робить трубки каламутними – з-за цього сигнал може погіршуватися. Крім того, оптоволоконний кабель важко відновити в разі розриву, тому доводиться повністю міняти.
Вищесказане наводить на думку про те, що з плином часу канали зв'язку та мережі каналів зв'язку вдосконалюються, що призводить до збільшення швидкості передачі даних.

Середня пропускна здатність ліній зв'язку

З вищесказаного можна зробити висновок про те, що канали зв'язку різні за своїми властивостями, які впливають на швидкість передачі інформації. Як говорилося раніше, канали зв'язку можуть бути провідними, бездротовими і заснованими на використання оптоволоконних кабелів. Останній тип створення мереж передачі даних найбільш ефективний. І його середня пропускна здатність каналу зв'язку – 100 мбіт/c.

Що таке біт? Як вимірюється швидкість в бітах?

Бітова швидкість – показник вимірювання швидкості з'єднання. Розраховується в бітах, дрібних одиницях зберігання інформації, на 1 секунду. Вона була притаманна каналах зв'язку в епоху раннього розвитку» інтернету: на той момент в глобальній павутині в основному передавалися текстові файли. Зараз базовою одиницею вимірювання зізнається 1 байт. Він, у свою чергу, дорівнює 8 бітам. Початківці користувачі дуже часто роблять грубу помилку: плутають кілобити і кілобайти. Звідси виникає і здивування, коли канал з пропускною здатністю 512 кбіт/с не виправдовує очікувань і видає швидкість всього лише 64 КБ/с. Щоб не плутати, потрібно запам'ятати, що якщо для позначення швидкості використовуються біти, то запис буде зроблена без скорочень: біт/с, кбіт/с, kbit/s або kbps.

Фактори, що впливають на швидкість інтернету

Як відомо, від пропускної здатності каналу зв'язку залежить і кінцева швидкість інтернету. Також на швидкість передачі інформації впливають: Способи з'єднання. Радіохвилі, кабелі і оптоволоконні кабелі. Про властивості, переваги та недоліки цих способів з'єднання говорилося вище. Завантаженість серверів. Чим більше завантажений сервер, тим повільніше він приймає або передає файли і сигнали. Зовнішні перешкоди. Найбільш сильно перешкоди впливають на з'єднання, створене з допомогою радіохвиль. Це викликано стільниковими телефонами, радіоприймачами та іншими приймачами і передавачами сигналу. Стан мережевого обладнання. Безумовно, способи з'єднання, стан серверів і наявність перешкод відіграють важливу роль у забезпеченні швидкісного інтернету. Однак навіть якщо перераховані вище показники в нормі, а інтернет має низьку швидкість, то справа ховається в мережевому обладнанні комп'ютера. Сучасні мережеві карти здатні підтримувати інтернет-з'єднання зі швидкістю до 100 Мбіт на секунду. Раніше карти могли максимально забезпечувати пропускну здатність до 30 і 50 Мбіт в секунду відповідно.

Як збільшити швидкість інтернету?

Як було сказано раніше, пропускна здатність каналу зв'язку залежить від багатьох факторів: способу з'єднання, працездатності сервера, наявності шумів і перешкод, а також стану мережного обладнання. Для збільшення швидкості з'єднання в побутових умовах можна замінити мережеве обладнання на більш досконале, а також перейти на інший спосіб з'єднання (з радіохвиль на кабель або оптоволокно).

На закінчення

Як підведення підсумків варто сказати про те, що пропускна здатність каналу зв'язку й швидкість інтернету - це не одне і те ж. Для розрахунку першої величини необхідно скористатися законом Шеннона-Хартлі. Згідно йому, шуми можна зменшити, а також збільшити силу сигналу за допомогою заміни каналу передачі на більш широкий. Збільшення швидкості інтернет-з'єднання теж можливо. Але воно здійснюється шляхом зміни провайдера, заміни способу підключення, удосконалення мережевого обладнання, а також огорожі пристроїв для передачі та прийому інформації від джерел, що викликають перешкоди.