Что определяет скорость передачи информации

Скорость передачи информации

Скорость передачи информации — скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени. Теоретическая верхняя граница скорости передачи информации определяется теоремой Шеннона-Хартли.

Содержание

Теорема Шеннона-Хартли

Рассматривая все возможные многоуровневые и многофазные методы шифрования, теорема Шеннона-Хартли утверждает, что ёмкость канала C, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи информации, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через один аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

C— ёмкость канала в битах в секунду; B — полоса пропускания канала в герцах; S — полная мощность сигнала над полосой пропускания, измеренной в ваттах или вольтах в квадрате; N — полная шумовая мощность над полосой пропускания, измеренной в ваттах или вольтах в квадрате; S/N — отношение сигнала к шуму(SNR) сигнала к гауссовскому шуму, выраженное как отношение мощностей.

Единицы измерения

Бит в секунду

На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица — байт в секунду (Б/c или Bps, от англ. bytes per second ) равная 8 бит/c.

В отличие от бодов (baud; при двоичном кодировании боды также обозначают количество бит в секунду), битами в секунду измеряется эффективный объём информации, без учёта служебных битов (стартовые/стоповые/чётность) применяемых при асинхронной передаче. В некоторых случаях (при синхронной двоичной передаче) скорость в бодах может быть равной скорости в битах в секунду.

Бод (англ. baud ) в связи и электронике — единица измерения символьной скорости, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду. [1] Названа по имени Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.

Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).

Методы повышения скорости передачи информации

См. также

Примечания

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Скорость передачи информации» в других словарях:

скорость передачи информации — количество информации, передаваемой в единицу времени Отнесенное к единице времени количество информации об ансамбле входных сигналов (входных сообщений), содержащееся в ансамбле выходных сигналов (выходных сообщений). [Сборник рекомендуемых… … Справочник технического переводчика

скорость передачи информации — informacijos perdavimo sparta statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. information transmission rate vok. Informationsgeschwindigkeit, f rus. скорость передачи информации, f pranc. vitesse de transmission d information, f … Automatikos terminų žodynas

скорость передачи информации — Количество информации, передаваемой по каналу в единицу времени … Политехнический терминологический толковый словарь

скорость передачи информации пользователя — Скорость передачи информации пользователя, которая должна передаваться по радиоканалу. Например, выходная скорость речевого кодека. (МСЭ Т Q.1741). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные… … Справочник технического переводчика

максимальная скорость передачи информации — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN maximal information rateMIR … Справочник технического переводчика

скорость создания информации — эпсилон энтропия сообщения в единицу времени производительность источника Отнесенное к единице времени наименьшее количество информации о заданном ансамбле сообщений, содержащееся в другом ансамбле, представляющем заданный с указанной верностью.… … Справочник технического переводчика

скорость переноса информации — скорость обмена информацией скорость передачи — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы скорость обмена информациейскорость передачи EN… … Справочник технического переводчика

скорость обработки информации АЭ — 2.46 скорость обработки информации АЭ (processing speed): Скорость обработки и регистрации набора параметров сигналов АЭ системой в реальном времени без прерывания передачи данных, выраженная в имп./с. Источник: ГОСТ Р ИСО 12716 2009: Контроль… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

скорость передачи данных — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] скорость передачи данных Измеряется средним количеством единиц информации, обычно битов, знаков или байтов, передаваемых в единицу времени по данному каналу связи. [http://slovar… … Справочник технического переводчика

скорость передачи полезной информации — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN net bit rate … Справочник технического переводчика

Источник

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных — объём данных (информации), переданный за единицу времени (как правило 1 секунду). Базовой единицей измерения скорости передачи данных является бит в секунду. Также к базовым единицам можно отнести байт в секунду, который равен 8 битам в секунду. Все остальные единицы измерения скорости передачи данных являются производными от этих двух.

Они образуются при помощи приставок:

При этом, к примеру:

1 килобит в секунду = 1×10 3 = 1000 бит в секунду

1 кибибит в секунду = 1×2 10 = 1024 бит в секунду

1 кибибит в секунду = 1.024 килобит в секунду

1 килобит в секунду = 0.9765625 кибибит в секунду

1 килобит в секунду ≠ 1024 бит в секунду

Хотя до введения двоичных приставок международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1999 году, принято было считать, что 1 килобит равняется именно 1024 бит. Но по сути это было не верно.

К сожалению новый стандарт до сих пор используется не повсеместно и из-за этого могут возникнуть ошибки и недопонимания.

Онлайн конвертер

Онлайн калькулятор

Скорость передачи данных

Объём данных (размер файла) I =
Время передачи данных t =

Скорость передачи данных V =

Объём данных

Скорость передачи данных V =
Время передачи данных t =

Объём данных (размер файла) I =

Время передачи данных

Объём данных (размер файла) I =
Скорость передачи данных V =

Время передачи данных t =

Теория

Как найти скорость передачи данных

Чему равна скорость передачи данных (V), если известен объём переданных данных (I) и время (t), за которое эти данные переданы?

Формула

Пример

Через некое соединение был передан файл размером 5MB (мегабайт), передача заняла 16 секунд. Необходимо определить скорость передачи данного файла в мегабитах в секунду.

Для начала переведём 5 мегабайт в биты (cм. таблицу ниже):

5MB = 5 ⋅ 8000000 = 40 000 000 бит

Далее считаем по формуле:

V = 40000000/16 = 2 500 000 бит/с

Переводим полученный результат в мегабиты в секунду:

V = 2500000/1000000 = 2.5 Мбит/с

Как найти объём данных

Чему равен объём данных (I), если известны скорость передачи данных (V) и время (t), за которое эти данные переданы?

Формула

Пример

Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512000 бит/с. Передача файла заняла 16 секунд. Определим объем файла в килобайтах.

Для начала определим размер переданного файла в битах:

I = 512000 ⋅ 16 = 8192000 бит

Переведём полученный результат в килобайты:

I = 8192000/8000 = 1024 Кбайт

Этот результат верен если 1 Кбайт = 1000 бит. Если же вы производите расчет с устаревшими единицами (1 Кбайт = 1024 бит), то:

I = 8192000/8192 = 1000 Кбайт

А если результат записать в кибибайтах:

I = 8192000/8192 = 1000 КиБ

Как найти время передачи данных

Чему равно время передачи данных (t), если известны объём переданных данных (I) и скорость передачи данных (V):

Формула

Пример

За сколько секунд скачается файл размером в 1GB (гигабайт), если скорость соединения 2 Мбит/с?

Источник

Скорость передачи информации

Если источник выдает L элементарных сигналов в единицу времени, а средняя длина кода одного знака составляет K(A,a), то, очевидно, отношение L/K(A,a) будет выражать число знаков первичного алфавита, выдаваемых источником за единицу времени. Если с каждым из них связано среднее количество информации I(A), то можно найти общее количество информации, передаваемой источником за единицу времени – эта величина называется скоростью передачи или энтропией источника (обозначим ее J):

Энтропия источника, в отличие от пропускной способности, является характеристикой источника, а не канала связи.

Размерностью J, как и C, является бит/с. Рассмотрим канал без помех.

Согласно первой теореме Шеннона при любом способе кодирования

хотя может быть сколь угодно близкой к этому значению. Следовательно, всегда J C₀, то есть скорость передачи информации по каналу связи не может превысить его пропускной способности.

Как показано в теории Шеннона, данное утверждение справедливо как при отсутствии в канале помех (шумов) (идеальный канал связи), так и при их наличии (реальный канал связи).

3. Что подразумевается под объемом сигнала и объемом канала?

Объёмом сигнала является произведение V = FHT. В процессе передачи сигнала могут происходить изменения измерений как с сохранением объёма так и без. Это происходит вследствие следующих преобразований сигнала:

Следует иметь ввиду, что цифровой сигнал по своей физической природе является «аналоговым». Этот аналоговый сигнал (импульсный и дискретный) наделяется свойствами числа. В результате для его обработки становится возможным использование численных методов.

Любое сообщение в общем случае можно описать с помощью трех основных параметров: динамическим диапазоном Dс, шириной спектра частот DFс и длительностью передачи Тс. Произведение этих трех параметров называется объемом сигнал Vс=Dc DFсTс.

Конкретный канал связи обладает определенными физическими параметрами, от которых зависит возможность передачи по нему тех или иных сигналов.

Три основных параметра канала:

Произведение указанных основных параметров канала принять называть объемом (емкостью) канала и обозначать

При оценке возможностей передачи сигнала по каналу с заданными физическими характеристиками так же ограничимся рассмотрением трех основных параметров сигнала:

Необходимым условием принципиальной возможности неискаженной передачи сигнала по данному каналу является выполнение соотношения:

Задание 2.

Написать формулы для расчета следующих величин:

Избыточность алфавита L источника дискретных сообщений.

Избыточность алфавита L источника дискретных сообщений определяется по формуле:

Производительность источника дискретных сообщений, непрерывных сообщений.

Производительностьисточника дискретных сообщений определяется по формуле:

Скорость передачи информации по дискретному каналу.

Используется 2 понятия скорости: техническая и информационная.

Под технической скоростью передачи V_T, называемой также скоростью манипуляции, подразумевают число элементарных сигналов (символов), передаваемых по каналу в единицу времени. Она зависит от свойств линии связи и быстродействия аппаратуры канала.

С учетом возможных различий в длительностях символов скорость:

Единицей измерения технической скорости служит бод – скорость, при которой за 1 сек. передается 1 символ.

Информационной скоростью является среднее количество информации, которое передается по каналу в ед. времени.

(V, U) = V_T · I(V, U)

Предельные возможности канала по передаче информации характеризуются его пропускной способностью.

Пропускная способность каналаС_Дравна той максимальной скорости передачи информации по данному каналу, которой можно достигнуть при самых совершенных способах передачи и приема.

С_Д = max (V, U) = max V_T · I(V, U)

При заданном алфавите символов и фиксированных основных характеристиках канала (например: полоса частот, средняя и пиковая мощность передатчика) остальные характеристики должны быть выбраны такими, чтобы обеспечить наибольшую скорость передачи по нему элементарных сигналов, т.е. обеспечить максимальное значение V_T.

Пропускная способность канала, как и скорость передачи информации по каналу, измеряется числом двоичных единиц информации в секунду.

Так как при отсутствии помех имеет место взаимно-однозначное соответствие между множеством символов на выходе и на его входе,

Следовательно, для увеличения скорости передачи информации по дискретному каналу каналу без помех и приближения её к пропускной способности канала последовательность букв сообщения должна подвергнуться такому преобразованию в кодере, при котором различные символы в его выходной последовательности появлялись бы по возможности равновероятно, а статистические связи между ними отсутствовали бы. Доказано, что это выполнимо для любой эргодической последовательности букв, если кодирование осуществлять блоками такой длины, при которой справедлива теорема об их асимптотической равновероятности.

При наличии помех соответствие между множествами символов на входе и выходе канала связи перестает быть однозначным. Среднее количество информации I(V, U), передаваемое по каналу одним символом, определяется в этом случае соотношением:

Энтропия сигнала на выходе линии связи равна:

(1)

Подставив H(V) и H_u(V) в выражение (1) получим:

Скорость передачи информации по каналу с помехами

Считая скорость манипуляции V_т предельно допустимой при заданных технических характеристиках канала, величину I(V, U) можно максимизировать посредством кодера канала (аналогично каналу без помех). Получаемое при этом предельное значение С_Д скорости передачи информации по каналу называют пропускной способностью дискретного канала связи с помехами:

С_Д=

, где — множество возможных распределений вероятностей входных сигналов.

Важно подчеркнуть, что при наличии помех пропускная способность канала определяет наибольшее количество информации в единицу времени, которое может быть передано со сколь угодно малой вероятностью ошибки.

Приблизиться к пропускной способности канала можно (аналогично каналу без помех: кодируя эргодическую последовательность, для которой справедлива теорема об асимптотической равновероятности длинных последовательностей).

Произвольно малая вероятность ошибки оказывается достижимой только в пределе, когда длина блоков становится бесконечной.

При удлинении кодируемых блоков возрастает сложность технической реализации кодирующих и декодирующих устройств и задержке в передаче сообщений, обусловленная необходимостью накопления требуемого числа букв в блоке.

Предельные возможности канала никогда не используются полностью. Степень его загрузки характеризуется коэффициентом использования канала

где – производительность источника сообщений, С_Д – пропускная способность канала

Поскольку нормальное функционирование канала возможно при изменении производительности источника в пределах , тогда теоретически может изменяться от 0 до 1.

Задание 3.

Определить избыточность сообщений, образованных с помощью алфавита, состоящего всего из двух знаков z₁ и z₂ с вероятностями появления соответственно p(z₁)= 0.9 и p( z₂)=0.1.

Определение количества информации на символ сообщения, составленного из данного алфавита.

Количество информации на символ сообщения для символов данного алфавита, встречающихся с равными вероятностями:

H_max = log₂ 2 = ln 2/ln 2 = 1,0 бит/символ

Количество информации на символ сообщения для символов данного алфавита, встречающихся в сообщении с разными вероятностями:

H = – (0,9*log₂0,9 + 0,1*log₂0,1) = 0,3979 бит/символ.

Недогруженность символов в данном случае:

N = Н_max – Н = 1,0 – 0,3979 = 0,6021 бит/символ

Избыточность сообщений, составленных из данного алфавита.

D = 1 – (Н/Н_max) = 1 – (0,3979 / 1,0) = 0,61021

Список использованной литературы:

1. А.В.Власенко, В.И.Ключко «Теория информации». Краснодар Издательство КубГТУ 2003.

2. Игнатов В. А. «Теория информации и передачи сигналов», 1979.

3. Лидовский В. В. Учебное пособие по курсу «Теория информации», 2004.

4. Кавчук С. В. Сборник примеров и задач по теории информации, 2002.

5. Ломакин Д. В., Туркин А. И. Прикладная теория информации и кодирования, 1988.

Источник

Скорость передачи информации. Системы, компоненты, состояние и взаимодействие компонентов

Скорость передачи информации. Системы, компоненты, состояние и взаимодействие компонентов

В данной статье рассмотрены задания, встречающиеся на ЕГЭ по информатике 2020, рассмотрим три темы из раздела, касающегося информации и информационных процессов, а именно скорость передаваемой информации, её системы и компоненты, а также моделирование. Темы статьи определены в соответствии с элементами содержания, определяемыми кодификатором требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения ЕГЭ по информатике, итак, перейдём к рассмотрению скорости информации.

Информационный обмен осуществляется с помощью каналов передачи информации. Эти каналы используют различные принципы. Например, при живом разговоре информация передаётся по звуковым каналам, а по телефону с использованием сигналов электричества, распространяющихся по каналам связи.

Канал связи представляет собой средство для передачи определённых сведений на расстоянии. Например, персональные компьютеры обмениваются информацией с помощью кабельных каналов, радиоканалов и так далее.

Скорость передаваемой информации, то есть потока информации – это объём информации, который передаётся за определённое количество времени. Схема передачи сведений представляет собой взаимодействие канала передачи, получателя и отправителя.

Одна из основных характеристик передачи информации – пропускная способность.

Пропускной способностью является скорость передачи по определённому каналу за определённый промежуток времени. Способность равна объёму информации, передаваемой в определённый промежуток времени.

Объём такой информации можно найти с помощью формулы: v = q * t. Здесь q – пропускная способность, исчисляемая в битах, t – время, за которое выполняется передача информации.

В большинстве случаев пропускную способность находят в битах за секунду. Иногда используют байт в секунду.

Рассмотрим соотношение между пропускной способностью и единицами для измерения объёма информации:

— 8 бит / с = 2^3 бит / с = 1 байт / с.;

— 1000 бит / с = 2^10 бит / с = 1 кбит / с.;

— 1000 кбит / с = 2^10 кбит / с.;

— 1000 мбит / с = 2^10 мбит / с = 1 гбит / с.;

Довольно часто в КИМах ЕГЭ по информатике встречаются задания, касающиеся темы вычисления скорости информации.

Рассмотрим пример решения задачи. В условии сказано, что модем передаёт информацию со скоростью 30000 бит / с. Для передачи 200 страниц текста, состоящего из 40 строк по 80 символов каждой. При этом, один символ ранен одному байту.

Найти: время, требующееся модему на выполнение этой операции.

Решение: Следует вычислить объём данного файла, поэтому v = 200 * 40 * 80 * 8 бит = 5120000.

Из условия задачи следует, что скорость передачи равна 30000 бит поэтому время будет равно t = v / q = 5120000 / 30000 = 170,6 секунд.

Ответ: для передачи информации модему понадобится 170,6 секунд.

Рассмотрим второй раздел статьи об информационном взаимодействии.

Начнём с разбора понятия информационной системы. Итак, информационная система – это объекты, связанные между собой. При этом все элементы системы являются её компонентами, то есть неотъемлемой частью системы. Принято считать, что компоненты системы хранят информацию, отвечают за её кодирование и предоставлять источникам в определённом виде.

Информационной средой называют функции и программы, предоставляемые различным источникам в информационной системе.

Функции и программы могут изменяться в соответствии со сферами деятельности, с которыми работает пользователь.

Рассмотрим основные свойства информационной системы:

— Возможность хранения, передачи, изменения и другое;

— Содержание определённых для каждого пользователя функций;

Информационная система, в свою очередь, состоит из набора определённых компонентов, рассмотрим их:

— Структура и база данных;

— Необходимые программы для функционирования системы;

— Программа управления базами данных;

— Необходимые технические средства;

Все средства состоят из определённых компонентов:

— Техника, то есть модемы, сервер, принтер, сканер, компьютер и так далее;

— Техника для связи (телефоны, факсы, электронная почта и так далее).

Информационным взаимодействием является связь между компонентами системы, которым свойственно изменяться.

Рассмотрим признаки, характеризующие эту связь:

Системой управления называют объекты, отвечающие за функционирование информационной системы.

В обязательном порядке у системы должна быть связь с пользователем информации. Она нужна для своевременного нахождения сбоев в системе и их устранения.

Моделирование

Моделирование в информатике является методом для познавания мира, этот метод включает в себя создание и исследование различных объектов.

Моделью считают определённый объект, обладающий общими свойствами с другим объектом, процессом и явлением.

Информационные модели представляют собой кодирование объекта на определённом языке.

В информатике решение определённой задачи задаёт следующая цепь:

В данной цепи важным является раздел модели, так он является необходимым условием задачи.

Рассмотрим основные типы моделей:

— Педагогические и другие.

Данные модели различаются по своему применению и функциям.

Классифицировать модели можно разными способами, такими как цели, способы, степени, времени и так далее.

В большинстве случаев все модели делят на три класса:

У материальных моделей рассматривают те же свойства, сто и у объекта моделирования.

Следует обратить внимание на деление знаковых моделей:

Описательные модели доступны на профессиональном уровне людей. То есть это может быть инструкция по эксплуатации техники, документы и так далее.

Математические модели служат для описания процессов, явлений и объектов в обществе с помощью применения математического языка (формул и символов).

Информационные модели применяют с помощью кода, называемого двоичным. В него переводят информацию из любого её вида.

Таким образом, в мире существует большое количество информационных моделей и систем.

Согласно демонстрационному варианту ЕГЭ по информатике 2020, работа состоит из двадцати семи заданий. Задания базируются, исходя из уровня сложности. Этот уровень обычно делят на задания базового, повышенного и высокого уровня. Базовый уровень состоит из двенадцати заданий, повышенный – одиннадцати и высокий – четырёх. Содержаться задания как требующие развёрнутого, так и краткого ответа. Таким образом, система оценивания ЕГЭ по информатике складывается из суммы набранных баллов за выполненные задания. Как правило, за выполнение одного задания можно набрать от нуля до четырёх баллов, исходя из правильности ответа на ваше задание.

Изучив данную статью и просмотрев решение примеров задач, вы будете на высоком уровне ориентироваться в данной теме. Также в процессе подготовки к экзамену рекомендуем ознакомиться с дополнительными материалами по теме.

Источник