что такое полоса пропускания канала

полоса пропускания и пропускная способность

Пропускная способность канала определяет максимально допустимую скорость транспортировки информации, которая может быть развита на этом канале. Особенностью пропускной способности есть то, что этот параметр зависит от характеристик физической среды а также определяется способом передачи информации. В итоге, нельзя давать оценку пропускной способности канала связи до того, пока не определим какой используется протокол физического уровня.Выбор используемого протокол должен быть определен в политике безопасности предприятия. Плохая пропускная способность может спровоцировать проблемы защиты информации в сетях а также угрозы информационной безопасности.

К примеру, для цифровых линий ясен протокол физического уровня, который задает битовую скорость транспортировки информации. Это — 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и тд. Когда же нужно определить какой протокол использовать в данном канале, нужно учитывать остальные характеристики канала, такие как перекрестные наводки, полоса пропускания, помехоустойчивость. А также характеристики проводных линий связи.

Пропускная способность канала связи зависит и от спектра передаваемого сигнала. Если нужные гармоники сигнала(гармоники, где амплитуда вносит основной вклад в исходный стгнал) попадает в полосу пропускания канала, то сигнал будет отлично транспортироваться по данному каналу связи, и приемник отлично распознает данные. Это показано на рис.2.

Если же основные гармоники выходят за границы полосы пропускания канала связи, то сигнал будет искажаться, а приемник будет ошибаться при декодировании информации. Это показано на рис.3.

Теория информации гласит, что любое непредсказуемые и различимые модификации принимаемого сигнала имеет информацию. В итоге принимая синусоиду, у которой фаза, амплитуда и частота остаются неизменными, данные не имеет, так как модификация сигнала хоть и происходит, но есть хорошо вероятным. Соответственно, не несут в себе данные импульсы на тактовой шине ПК, так как их модификация также постоянны во времени. А вот импульсы на шине передачи информации предугадать нельзя, поэтому они передают данные между различными приборами или блоками.

Если сигнал модифицируется так, что можно проанализировать только два его стана, то любая модификация будет определять наименьшей единице информации — биту. Если сигнал будет иметь больше двух различимых станов, то любая модификация будет нести несколько бит информации. Количество модификация информационной характеристики несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Если сигнал имеет более двух различимых станов, то пропускная способностьв битах в секунду будет выше, чем число бод.

На пропускную способность линии действует сам сетевой адаптер ну и логическое кодирование. Логическое кодирование действует перед физическим кодированием и характеризует замену бит начальной информации новой цепью бит, несущей ту же информацию, но имеющей, дополнительные характеристики. Например способность для принимающей стороны анализировать ошибки в принятой информации. При логическом кодировании чаще всего исходная цепь бит модифицируется более длинной цепью, поэтому пропускная способность линии по отношению к полезной информации при этом уменьшается.
Логическое кодирование является одним из методов защиты информации. Также можно кодировать биты не только при передачи информации на физическом уровне, но и на прикладном. На этом уровне можно использовать методы шифрования такие как RSA.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

Для других приложений есть другие определения. Одним из определений полосы пропускания для системы может быть диапазон частот, в котором система обеспечивает определенный уровень производительности. Менее строгое и более практичное определение будет относиться к частотам, выше которых ухудшаются характеристики. В случае частотной характеристики ухудшение может, например, означать более чем на 3 дБ ниже максимального значения или может означать ниже определенного абсолютного значения. Как и любое определение ширины функции, многие определения подходят для разных целей.

В Рэлеевская полоса пропускания простого радиолокационного импульса определяется как величина, обратная его длительности. Например, импульс длительностью в одну микросекунду имеет рэлеевскую полосу пропускания в один мегагерц.

В Основная полоса пропускания определяется как частьспектра сигналав частотной области, которая содержит большую часть энергии сигнала.

ширина полосы x дБ

В конструкции электронного фильтра спецификация фильтра может требовать, чтобы в пределах полосы пропускания фильтра номинальное усиление составляло 0 дБ с небольшим изменением, например, в пределах интервала ± 1 дБ. В полосе (ах) заграждения требуемое затухание в децибелах превышает определенный уровень, например> 100 дБ. В переходной полосе усиление не указано. В этом случае ширина полосы пропускания фильтра соответствует ширине полосы пропускания, которая в этом примере равна полосе пропускания 1 дБ. Если фильтр показывает колебания амплитуды в полосе пропускания, точка x дБ относится к точке, где усиление на x дБ ниже номинального усиления полосы пропускания, а не на x дБ ниже максимального усиления.

Относительная пропускная способность

Абсолютная пропускная способность не всегда является наиболее подходящим или полезным показателем пропускной способности. Например, в области антенн сложность построения антенны, удовлетворяющей заданной абсолютной ширине полосы пропускания, легче на более высокой частоте, чем на более низкой частоте. По этой причине полоса пропускания часто указывается относительно рабочей частоты, что дает лучшее представление о структуре и сложности, необходимых для рассматриваемой схемы или устройства.

Обычно используются два разных показателя относительной пропускной способности: относительная пропускная способность ( ) и относительная пропускная способность ( ). Далее абсолютная полоса пропускания определяется следующим образом: B F <\ displaystyle B _ <\ mathrm >> B р <\ displaystyle B _ <\ mathrm >>

Дробная пропускная способность

Дробная полоса пропускания определяется как абсолютная полоса пропускания, деленная на центральную частоту ( ), ж C <\ displaystyle f _ <\ mathrm >>

Центральная частота обычно определяется как среднее арифметическое верхней и нижней частот, так что,

Однако центральная частота иногда определяется как среднее геометрическое верхней и нижней частот,

В то время как среднее геометрическое используется реже, чем среднее арифметическое (и последнее можно предположить, если не указано явно), первое считается более строгим с математической точки зрения. Он более точно отражает логарифмическую зависимость дробной полосы пропускания от увеличения частоты. Для узкополосных приложений разница между двумя определениями незначительна. Версия для среднего геометрического несущественно больше. Для широкополосных приложений они существенно расходятся: средняя арифметическая версия приближается к 2 в пределе, а средняя геометрическая версия приближается к бесконечности.

Коэффициент пропускной способности

Коэффициент ширины полосы определяется как отношение верхнего и нижнего пределов полосы,

Фотоника

В фотонике термин пропускная способность имеет множество значений:

С этим связано понятие ширины спектральной линии излучения возбужденных атомов.

Источник

Полоса пропускания

Полоса пропускания (прозрачности) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Иногда, вместо термина «полоса пропускания», используют термин «эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)». В ЭППЧ сосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90%). Этот диапазон частот устанавливается для каждого сигнала экспериментально в соответствии с требованиями качества.

Содержание

Основные параметры полосы пропускания

Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.

Ширина полосы

Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ, на котором амплитуда колебаний (или для мощности) от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует −3 дБ.

Ширина полосы пропускания выражается в единицах частоты (например, в Гц).

Расширение полосы пропускания позволяет передать большее количество информации.

Неравномерность АЧХ

Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот.

Неравномерность АЧХ выражается в децибелах.

Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала.

Конкретные примеры

В теории антенн полоса пропускания — диапазон частот, при которых антенна работает эффективно, обычно окрестность центральной (резонансной) частоты. Зависит от типа антенны, ее геометрии. На практике полоса пропускания обычно определяется по уровню КСВ (коэффициента стоячей волны). КСВ МЕТР

В оптике полоса пропускания — это величина, обратная к величине уширения импульса при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км. [источник не указан 1309 дней]

Поскольку даже самый лучший монохроматичный лазер всё равно излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространении по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке этого пользуются термином полоса пропускания. Измеряется полоса пропускания (в данном случае) в МГц/км. [источник не указан 1309 дней]

Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Полоса пропускания» в других словарях:

полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения. Ширину… … Энциклопедический словарь

полоса пропускания — 1. Ширина частотного спектра сигнала между верхней и нижней частотами среза 2. Интервал частот, заключенный между двумя частотами среза, в пределах которого модуль коэффициента передачи системы составляет не менее 0,707 от максимального значения… … Справочник технического переводчика

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения. Ширину… … Большой Энциклопедический словарь

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — область частот, в к рой колебания, проходящие через радиотехн., акустич., оптич. и др. устройства, изменяют свою амплитуду и др. параметры в установленных границах. Для электрич. цепей в пределах П. п. сопротивление цепи (в зависимости от её… … Физическая энциклопедия

полоса пропускания — praleidžiamoji juosta statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pass band; pass range; passband; transmission band vok. Durchlaßband, n; Durchlaßbereich, m rus. полоса пропускания, f pranc. bande de transmission, f; bande passante, f; passe … Automatikos terminų žodynas

полоса пропускания — praleidžiamoji juosta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pass band; transmission band vok. Durchlaßband, n; Durchlaßbereich, n rus. полоса пропускания, f pranc. bande passante, f … Fizikos terminų žodynas

Полоса пропускания — частот, диапазон частот, в пределах которого Амплитудно частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического или оптического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного… … Большая советская энциклопедия

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — частот (в радиотехнике и электросвязи) интервал частот, в пределах к рого отношение амплитуды колебаний на выходе электрич. цепи (фильтра, усилителя и др.) к амплитуде колебаний на её входе не опускается ниже определённого уровня, обычно 1 3 дБ… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — диапазон частот, в пределах к рого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустич., радиотехн. или оптич. устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существ, искажения. Ширину П. п. выражают в Гц,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

Какие параметры влияют на производительность приложений? Часть 2. Полоса пропускания и использование канала связи

Очень часто, общаясь с ИТ-специалистами, в медленной работе корпоративных приложений обвиняют сетевой департамент или узкие каналы связи. Самое простое решение всех проблем — больше пропускной способности (шире канал) и меньше левых приложений в канале (меньше конкурентов за полосу) и тогда все будет летать. Конечно, надо обращать внимание и на чистоту каналов связи и их использование, но это не единственные параметры. Самым простым решением для оценки состояния каналов являются Flow технологии и корреляция данных между производительностью ключевого приложения и данных с NetFlow (jFlow, Sflow и т. д.).

Полоса пропускания канала связи

В сетях передачи данных, задержки — это жизненный факт. Понимая их природу, можно уменьшить отрицательный эффект, повысив тем самым качество связи. Сетевые задержки определены стандартами ITU и должны укладываться в определенные пределы:

Диапазон в миллисекундах

Приемлемо для большинства пользовательских приложений.

Допустимо при условии, что администраторы осведомлены о времени передачи и его влиянии на качество передачи в пользовательских приложениях.

Неприемлемо для общих целей планирования сетей. Однако признается, что в некоторых исключительных случаях этот предел может превышаться.

Последовательный принцип передачи пакетов по каналу связи вносит задержки. Задержка при передаче информации от одного пользователя другому состоят из нескольких составляющих и их можно разделить на два больших класса — фиксированные и переменные.

К переменным задержкам относятся в основном задержка в очередях на каждом из узлов сети: маршрутизатор, коммутатор, сетевой адаптер. К фиксированным – задержка пакетирования, последовательная задержка, задержка кодека (для видео или аудио). Средой передачи может служить медная пара, волоконно-оптический кабель или эфир. При этом величина задержки зависит от тактовой частоты и, в гораздо меньшей степени, от скорости света в среде передачи.

В документации Cisco есть вот такая таблица, которая позволяет оценить последовательную задержку в зависимости от длины пакетов и ширины канала связи:

Размер кадра (байты)

Скорость передачи по каналу (Кбит/с)

Для передачи кадра длиной 1518 байт (максимальная длина для Ethernet) по каналу 64-кбит/сек последовательная задержка достигает 185 мс. Если по тому же каналу передавать пакеты длиной 64 байт, задержка составит всего 8 мс, т. е. чем короче пакет, тем быстрее он достигнет приемной стороны. Поэтому для передачи голоса используются короткие UDP пакеты, которые позволяют минимизировать величину задержки, а разработчики оборудования для передачи данных, напротив, стремятся к увеличению длины кадров для снижения объема служебного трафика. Для расчёта последовательной задержки можно воспользоваться формулой:

Последовательная задержка = ((кол-во байт для отправки или получения) x (8 бит))/ (самую медленную скорость в канале)

Например, последовательная задержка для отправки 100 Кбайт и получения 1 Мбайт по каналу 2 Мбит/сек составит:

Передача: (100,000 * 8) / 2,048,000 = 390 мсек

Прием: (1,024,000 *8) / 2,048,000 = 4000 мсек

Конечно, последовательная задержка это один из компонентов и на каждый из потоков будет дополнительно оказывать влияние задержка в каналах связи, джиттер и т.д. Данная формула покажет идеальную картину, когда за канал связи не борются другие пользователи или приложения. Это можно увидеть на диаграмме, которая показывает реальную скорость канала связи при передаче 200 Кбайтного файла по протоколу FTP и каналу 10 Мбит/сек.

Мы видим, что скорость в процессе передачи не постоянна. Так как сеть – среда разделяемая, то пакеты по мере передачи по сети попадают в очереди, теряются, активируется алгоритм контроля доступа к среде, который мешает одному пользователю захватить весь канал связи. Все это оказывает влияние на скорость передачи и как следствие на скорость работы приложения.

Как увеличить скорость работы приложений, не изменяя ширину полосы пропускания канала связи?

Естественно, самый простой выход – увеличить ширину канала связи, но иногда это не возможно или стоит очень дорого для корпоративных клиентов. В таком случае логично уменьшить объем данных, передаваемых в канале связи. Уменьшить объем можно несколькими способами. Сжатие данных, использование тонких клиентов, кеширование, использование решений для оптимизации трафика – это позволяет иногда добиться сокращения трафика от 2 до 5 раз (разные приложения ужимаются по-разному).

Также можно, понять структуру трафика и как реально используется канал связи с помощью Flow технологий и далее путем приоритезации трафика сократить возможные потери пакетов и рост очередей в активном оборудовании.

Источник

Полоса пропускания

Полосой пропускания называют скорость электронных каналов, соединяющих компьютер пользователя с Internet через оператора услуг связи.

Определение

Полосой пропускания называют скорость электронных каналов, соединяющих компьютер пользователя с Internet через оператора услуг связи. Скорость передачи определяет, сколько бит данных можно передать по каналу в каждую секунду; измеряется в Кбит/с (1024 бит в секунду), а более высокие скорости передачи — в мегабитах (Мбит/с) или гигабитах (Гбит/с) в секунду.

Подобно тому как коммунальные службы для проводки в дома газа или воды используют металлические или пластиковые трубы, операторы услуг связи для организации доступа к глобальным сетям используют электронные «трубы», роль которых играют стандартные телефонные линии, кабельные соединения или выделенные каналы Internet.

С технической точки зрения полоса пропускания — это мера емкости соединений, часто выражаемая как скорость передачи данных по каналу связи.

Скорость в 1 килобит в секунду (1 Кбит/с) означает, что линия может каждую секунду передавать 1024 бита данных. Скорость более быстрых соединений измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с), а теперь и в гигабитах (Гбит/с).

Можно вспомнить и еще один термин — бод, используемый для измерения скоростей передачи модема. Бод определяет, сколько раз в секунду меняется электрическое состояние (напряжение или частота), и первоначально эта единица применялась для измерения скорости передачи по телеграфу. На низких скоростях 300 бод равны 300 бит в секунду. Но на более высоких скоростях одно изменение состояния может соответствовать нескольким битам, и подобная корреляция уже неверна. Термин «бод» сейчас практически не употребляется.

Большинство потребителей получают доступ в Internet через коммутируемые службы. Они подключают телефонные линии к порту модема своих ПК, а затем для доступа в Internet набирают местный номер своего оператора. Стандартный модем для ПК преобразует аналоговые телефонные сигналы в цифровые данные при их передаче в ПК и обратно. Модемы поддерживают полосу пропускания на скоростях передачи 14,4 Кбит/с, 28,8 Кбит/с и 56 Кбит/с.

Скорость модема свыше 56 Кбит/с невозможна при использовании стандартных коммутируемых соединений по телефонным линиям. Карл Гарланд, аналитик компании Current Analysis, отметил, что витая медная пара, из которой делаются телефонные линии, имеет верхний предел скорости при передаче аналоговых сигналов в 56 Кбит/с.

Высокоскоростной доступ в Internet

По мере роста Internet растут и скорости передачи. Обойти ограничения в 56 Кбит/с на передачу аналоговых сигналов можно за счет применения цифровой технологии. Некоторые цифровые возможности связи предлагают передачу данных по Internet на более высоких скоростях, чем способны поддерживать коммутируемые соединения.

Индивидуально или в совокупности эти высокоскоростные методы доступа часто называют широкополосными. К широкополосным решениям относятся интегрированные кабельные модемы, T-каналы операторов и цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line — DSL). Каждая из этих систем отличается с технологической точки зрения, но все они похожи тем, что предлагают выделенный цифровой доступ в Internet на скоростях 1,5 Мбит/с или выше.

Широкополосные каналы обещают обеспечить скорость доступа в Internet от 5 до 50 раз большую, чем аналоговые коммутируемые соединения. А расходы для кабельного доступа или DSL относительно невысоки и, как правило, измеряются десятками долларов в месяц. T-каналы операторов стоят на порядок дороже — чересчур дорого для большинства мелких компаний и домашних пользователей.

Телефонные компании предлагают службы промежуточного уровня, называемые Integrated Services Digital Network (ISDN), которые в цифровых коммутируемых соединениях с телефонной сетью предлагают полосу пропускания до 128 Кбит/с. Затраты на ISDN составляют менее 100 долл. в месяц, что более приемлемо для небольших компаний и некоторых домашних пользователей, но, как считает Тере Бракко, аналитик Current Analysis, проблемы установки и обслуживания каналов и оборудования ускоряют кончину ISDN. «Попытка найти в компании-операторе специалиста, который знает, что собой представляет ISDN, и способен установить такой канал, практически обречена на провал, — сказала она. — ISDN представляет собой решение резервного копирования с использованием коммутируемых каналов, предназначенное для небольших и средних предприятий. Нет никакого резона выбирать ISDN, если можно использовать DSL или кабельные соединения».

Новые возможности

T-каналы операторов, впервые представленные корпорацией AT&T в 60-х, представляют собой наиболее общий тип широкополосных линий связи. T-канал оператора связи, поддерживающий соединение точка-точка, состоит из четырех медных проводов: одна пара для получения данных, а вторая — для передачи. Самый медленный из T-каналов операторов — T1 поддерживает скорость 1,544 Мбит/с, а соединение T3 способно предложить скорость до 44,736 Мбит/с.

Растет популярность и других вариантов — кабельных модемов и DSL. Адам Гуглиелмо, аналитик компании TeleChoice, считает, что «DSL открывает возможности широкополосного доступа для небольших компаний и домашних пользователей, которые были бы рады приобрести канал T1 или его часть, но для них это очень дорого».

Выделенные широкополосные соединения ПК с Web также довольно удобный вариант. T-каналы операторов, кабельные модемы и DSL обеспечивают постоянный доступ и не требуют никакого набора номера.

По прогнозам Yankee Group, объем продаж DSL и кабельных соединений для домашних пользователей к 2002 году вырастет с 1,4 млн. (в прошлом году) до 9 млн. штук.

Но увеличение скоростей передачи увеличивает и риск. «С точки зрения защиты широкополосное соединение всегда открыто и всегда уязвимо, — заметил Меттью Ковар, аналитик компании Yankee Group. — Это инфраструктура разделяемой сети, и пользователи как будто бы все время работают в одной огромной локальной сети, поэтому любой, кто к ней подключен, может проникнуть в систему другого пользователя».

Скорости T-каналов операторов

Как только спрос на полосу пропускания начинает превышать широкополосный диапазон кабельных модемов или службы DSL, потребители могут воспользоваться T-каналами операторов. По существу, каждый уровень службы T-каналов операторов предлагает пакет, состоящий из нескольких более медленных служб. Так, T1 начинается с использования 24 каналов (заметьте, не 24 линий), каждый из которых по емкости равен одной коммутируемой линии на 56 Кбит/с. Более высокоскоростные службы создаются путем объединения классов обслуживания предыдущего уровня.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Источник