Co ukazuje BSK5?

Jednotky rychlosti přenosu dat jsou míry používané k odhadu množství informací přenášených za jednotku času v komunikačních a výpočetních systémech. Umožňují porovnat výkon datových spojů a zařízení.

Základní pojmy [ upravit | upravit kód]

• Počet bitů za sekundu (bit/s popř bps, z angličtiny bitů za sekundu) je základní jednotka rychlosti přenosu dat, která odráží počet bitů přenesených za jednu sekundu.
• Bajtů za sekundu (B/s popř bps, z angličtiny bajtů za sekundu) – jednotka rovna 8 bitům/s, používaná na vyšších úrovních síťových modelů.
• Bod (baud) je jednotka symbolové rychlosti ukazující počet změn v parametru informace o signálu (symbolech) za sekundu.

Bity za sekundu [upravit | upravit kód]

Počet bitů za sekundu měří efektivní množství informací přenášených přes komunikační kanál, s výjimkou režijních bitů (například start, stop a paritní bity), které se používají při asynchronním přenosu dat. Tato jednotka se používá na fyzické vrstvě síťových modelů OSI a TCP/IP.

Na vyšších úrovních síťových modelů se používá bajtů za sekundu, kde 1 B/s = 8 bit/s.

Bod [upravit | upravit kód]

Bod (anglicky baud) – symbolická jednotka rychlosti, která určuje počet změn signálu za sekundu. Pojmenováno po Emile Baudotovi, vynálezci Baudotova kódu pro dálnopisné stroje.

Rozdíly mezi bit/s a přenosovou rychlostí [upravit | upravit kód]

Existuje běžná mylná představa, že 1 baud se vždy rovná 1 bps. To platí pouze pro binární kódování, kde každý znak nese 1 bit informace. Se složitějšími modulačními technikami může jeden symbol nést více bitů.

• Pro binární kódování:

 $>=1 >>$ 

• S víceúrovňovou modulací (například QAM):

 $>=n >>$Kde n — počet bitů na symbol.

Moderní modemy používají kvadraturní amplitudovou modulaci (QAM), která umožňuje přenos více bitů na symbol. Například při symbolové rychlosti 2400 baudů a 4 bitech na symbol: R = 2400 baudů × 4 bity/symbol = 9600 bps >krát 4 >=9600 >>

Vzorce [upravit | upravit kód]

• Rychlost přenosu dat v bitech za sekundu:

 ${\displaystyle R=S\times n}$, kde: * R — rychlost v bit/s, * S — přenosová rychlost (znaků za sekundu), * n — počet bitů na symbol.

• Příklad výpočtu:

Při S = 2400 baudů a n = 4 bity/symbol:  $>>$ 

Aplikace [ upravit | upravit kód]

Jednotky rychlosti přenosu dat se používají k vyhodnocení a porovnání výkonu různých komunikačních technologií:

• Modemy: Přenosová rychlost závisí na přenosové rychlosti a metodě modulace.
• Síťová rozhraní: Bit/s rychlost umožňuje odhadnout propustnost sítě.
• Kanály připojení: Pochopení jednotek měření pomáhá při optimalizaci sdělování informací.

Závěr [upravit | upravit kód]

Pochopení jednotek rychlosti přenosu dat, jako jsou bity za sekundu a baud, je důležité pro správné posouzení výkonu komunikačních systémů. Rozdíl mezi těmito jednotkami odráží rozdíl mezi fyzickými změnami signálu a množstvím přenášených informací. Správné použití těchto konceptů zajišťuje efektivní přenos dat a optimalizaci komunikačních systémů.

Literatura [upravit | upravit kód]

• Bosová L. L., Bosová A. Yu.Informatika: učebnice pro 9. ročník(Ruština) . – M.: BINOM. Vědomostní laboratoř, 2013.
• Semakin I. G., Zalogova L. A., Rusakov S. V., Shestakova L. V.Informatika: učebnice pro 9. ročník(Ruština) . – M.: BINOM. Vědomostní laboratoř, 2015. – T. 3rd ed..
• Polyakov K. Yu., Eremin E. A.Informatika. 9. třída(Ruština) . – M.: BINOM. Vědomostní laboratoř, 2017.
• Ugrinovič N. D.Informatika a ICT: učebnice pro 9. ročník(Ruština) . – M.: BINOM. Vědomostní laboratoř, 2012. – T. 6rd ed..

• Ruviki: Jednotná státní zkouška / OGE5
• USE/OGE

Rychlost sériového přenosu dat se obvykle označuje jako přenosová rychlost. Další běžně používanou jednotkou je však přenosová rychlost. Přestože se nejedná o totéž, za určitých okolností mezi oběma celky existují určité podobnosti. Článek poskytuje jasné vysvětlení rozdílů mezi těmito pojmy.

Všeobecné informace

Ve většině případů se informace v sítích přenášejí postupně. Datové bity jsou přenášeny jeden po druhém přes komunikační kanál, kabel nebo bezdrátově. Obrázek 1 ukazuje sekvenci bitů přenášených počítačem nebo nějakým jiným digitálním obvodem. Tento datový signál se často nazývá původní signál. Data jsou reprezentována dvěma napěťovými úrovněmi, například logická jednička odpovídá napětí +3 V a logická nula +0.2 V. Lze použít i jiné úrovně. Ve formátu kódu bez návratu na nulu (NRZ) (obrázek 1) se signál po každém bitu nevrací do neutrální polohy, na rozdíl od formátu s návratem na nulu (RZ).

Obrázek 1.

NRZ (non-return to zero) je nejběžnější binární datový formát. Rychlost přenosu dat se měří v bitech za sekundu (bps).

Bitová rychlost

Přenosová rychlost R je vyjádřena v bitech za sekundu (bps nebo bps). Rychlost je funkcí životnosti bitu nebo doby bitu (T_B) (obrázek 1):

Tato rychlost se také nazývá šířka kanálu a označuje se písmenem C. Pokud je bitový čas 10 ns, pak je rychlost přenosu dat definována jako

R = 1/10 × 10 – 9 = 100 milionů bps

Obvykle se zapisuje jako 100 MB/s.

Servisní bity

Bitrate zpravidla charakterizuje skutečnou rychlost přenosu dat. Ve většině sériových protokolů jsou však data pouze součástí složitějšího rámce nebo paketu, který zahrnuje zdrojovou adresu, cílovou adresu, bity detekce chyb a opravy kódu, stejně jako další informace nebo řídicí bity. V rámci protokolu se data nazývají užitečné zatížení. Bity, které nejsou daty, se nazývají režie. Někdy může být počet režijních bitů významný – od 20 % do 50 %, v závislosti na celkovém počtu užitečných bitů přenášených přes kanál.

Například rámec protokolu Ethernet, v závislosti na množství dat užitečného zatížení, může mít až 1542 bajtů nebo oktetů. Užitečné zatížení může být od 42 do 1500 oktetů. Při maximálním počtu užitečných oktetů bude pouze 42/1542, tedy 2.7 ​​%, služebních oktetů. Bylo by jich více, kdyby bylo méně užitečných bajtů. Tento poměr, také známý jako účinnost protokolu, se obvykle vyjadřuje jako procento množství užitečného zatížení z maximální velikosti rámce:

Účinnost protokolu = užitečné zatížení/velikost rámce = 1500/1542 = 0.9727 nebo 97.3 %

Pro zobrazení skutečné rychlosti přenosu dat v síti se skutečná rychlost linky zpravidla zvyšuje o faktor v závislosti na množství servisních informací. V jednom gigabitovém Ethernetu je skutečná rychlost linky 1.25 Gb/s, zatímco rychlost užitečného zatížení je 1 Gb/s. Pro 10-Gb/s Ethernet jsou tyto hodnoty 10.3125 Gb/s, respektive 10 Gb/s. Při posuzování rychlosti přenosu dat sítě lze také použít pojmy jako propustnost, rychlost užitečného zatížení nebo efektivní rychlost přenosu dat.

Přenosová rychlost

Termín „baud“ pochází ze jména francouzského inženýra Emile Baudota, který vynalezl 5bitový dálnopisný kód. Přenosová rychlost vyjadřuje počet změn signálu nebo symbolu za jednu sekundu. Symbol je jednou z několika změn napětí, frekvence nebo fáze.

Binární formát NRZ má dva symboly reprezentované úrovněmi napětí, jeden pro každou 0 nebo 1. V tomto případě je přenosová rychlost nebo symbolová rychlost stejná jako bitová rychlost. Je však možné mít více než dva symboly v přenosovém intervalu, přičemž pro každý symbol je přiděleno několik bitů. V tomto případě lze data přes jakýkoli komunikační kanál přenášet pouze pomocí modulace.

Když přenosové médium nedokáže zpracovat původní signál, přichází ke slovu modulace. Samozřejmě mluvíme o bezdrátových sítích. Původní binární signály nelze přenášet přímo, je nutné je přenést na rádiovou nosnou frekvenci. Některé kabelové datové protokoly také využívají modulaci ke zlepšení přenosových rychlostí. Toto se nazývá „širokopásmový přenos“.
Nahoře: modulační signál, původní signál

Použitím složených symbolů lze v každém symbolu přenášet více bitů. Pokud je například symbolová rychlost 4800 baudů a každý symbol se skládá ze dvou bitů, bude celková datová rychlost 9600 bps. Typicky je počet symbolů reprezentován nějakou mocninou 2. Jestliže N je počet bitů v symbolu, pak počet požadovaných symbolů bude S = 2N. Celková rychlost přenosu dat je tedy:

R = přenosová rychlost × log₂S = přenosová rychlost × 3.32 log₁S

Pokud je přenosová rychlost 4800 a na jeden znak připadají dva bity, je počet znaků 22 = 4.

R = 4800 × 3.32 log(4) = 4800 × 2 = 9600 bps

S jedním znakem na bit, jako je tomu u binárního formátu NRZ, jsou bitové a přenosové rychlosti stejné.

Víceúrovňová modulace

Vysokého datového toku lze dosáhnout mnoha modulačními metodami. Například klíčování s frekvenčním posunem (FSK) typicky používá dvě různé frekvence k reprezentaci logických 0s a 1s v každém intervalu symbolů. Zde je přenosová rychlost rovna přenosové rychlosti. Ale pokud každý symbol představuje dva bity, pak jsou vyžadovány čtyři frekvence (4FSK). V 4FSK je přenosová rychlost dvojnásobkem přenosové rychlosti.

Dalším běžným příkladem je klíčování fázovým posunem (PSK). V binárním PSK každý znak představuje 0 nebo 1. Binární 0 představuje 0° a binární 1 představuje 180°. Při jednom bitu na znak se přenosová rychlost rovná přenosové rychlosti. Poměr bit-to-symbol lze však snadno zvýšit (viz tabulka 1).