Пропускная способность (вычисления)
В технике вычислительной пропускная способность — это максимальная скорость передачи данных по заданному пути. Пропускную способность можно охарактеризовать как пропускную способность сети , [1] пропускная способность данных , [2] или цифровая полоса пропускания . [3] [4]
Это определение полосы пропускания отличается от области обработки сигналов, беспроводной связи, модемной передачи данных, цифровой связи и электроники . [ нужна ссылка ] в котором полоса пропускания используется для обозначения полосы пропускания аналогового сигнала, измеряемой в герцах , что означает диапазон частот между самой низкой и самой высокой достижимой частотой при соблюдении четко определенного уровня ухудшения мощности сигнала. Фактическая скорость передачи данных, которой можно достичь, зависит не только от ширины полосы сигнала, но и от шума в канале.
Емкость сети
[ редактировать ]Термин «полоса пропускания» иногда определяет данных пиковую скорость передачи , скорость передачи данных или полезную скорость передачи данных физического уровня , пропускную способность канала или максимальную пропускную способность логического или физического пути связи в цифровой системе связи. Например, тесты пропускной способности измеряют максимальную пропускную способность компьютерной сети. Максимальная скорость, которую можно поддерживать на линии связи, ограничена пропускной способностью канала Шеннона-Хартли для этих систем связи, которая зависит от полосы пропускания в герцах и шума в канале.
Потребление сети
[ редактировать ]в Потребляемая полоса пропускания бит/с соответствует достигнутой пропускной способности или хорошей пропускной способности , т. е. средней скорости успешной передачи данных по каналу связи. На потребляемую полосу пропускания могут влиять такие технологии, как формирование полосы пропускания , управление полосой пропускания , регулирование полосы пропускания , ограничение полосы пропускания , распределение полосы пропускания (например, протокол распределения полосы пропускания и динамическое распределение полосы пропускания ) и т. д. Пропускная способность битового потока пропорциональна средней потребляемой полосе пропускания сигнала. в герцах (средняя спектральная полоса пропускания аналогового сигнала, представляющего битовый поток) в течение исследуемого интервала времени.
Пропускную способность канала можно путать с полезной пропускной способностью данных (или полезной пропускной способностью). Например, канал с x бит/с не обязательно может передавать данные со скоростью x , поскольку протоколы, шифрование и другие факторы могут добавить значительные накладные расходы. Например, большая часть интернет-трафика использует протокол управления передачей (TCP), который требует трехстороннего подтверждения для каждой транзакции. Хотя во многих современных реализациях протокол эффективен, он добавляет значительные накладные расходы по сравнению с более простыми протоколами. Кроме того, пакеты данных могут быть потеряны, что еще больше снижает полезную пропускную способность данных. В общем, для любой эффективной цифровой связи необходим протокол кадрирования; накладные расходы и эффективная пропускная способность зависят от реализации. Полезная пропускная способность меньше или равна фактической пропускной способности канала за вычетом накладных расходов на реализацию.
Максимальная пропускная способность
[ редактировать ]Асимптотическая пропускная способность (формально асимптотическая пропускная способность ) для сети является мерой максимальной пропускной способности для жадного источника , например, когда размер сообщения (количество пакетов в секунду от источника) приближается к максимальному значению. [5]
Асимптотическая пропускная способность обычно оценивается путем отправки по сети ряда очень больших сообщений и измерения сквозной пропускной способности. Как и в случае с другими полосами пропускания, асимптотическая полоса пропускания измеряется в битах в секунду. Поскольку скачки пропускной способности могут исказить результаты измерений, операторы связи часто используют метод 95-го процентиля . Этот метод непрерывно измеряет использование полосы пропускания, а затем удаляет верхние 5 процентов. [6]
Мультимедиа
[ редактировать ]Цифровая пропускная способность может также означать: скорость передачи данных мультимедиа или среднюю скорость передачи данных после сжатия мультимедийных данных ( исходное кодирование ), определяемую как общий объем данных, разделенный на время воспроизведения.
Из-за непрактично высоких требований к пропускной способности несжатых цифровых носителей требуемая полоса пропускания мультимедиа может быть значительно уменьшена за счет сжатия данных. [7] Наиболее широко используемым методом сжатия данных для уменьшения пропускной способности мультимедиа является дискретное косинусное преобразование (ДКП), которое впервые было предложено Насиром Ахмедом в начале 1970-х годов. [8] Сжатие DCT значительно уменьшает объем памяти и пропускную способность, необходимые для цифровых сигналов, позволяя достичь степени сжатия данных до 100:1 по сравнению с несжатыми носителями. [9]
Веб-хостинг
[ редактировать ]В службе веб-хостинга термин «пропускная способность» часто неправильно используется для описания объема данных, передаваемых на веб-сайт или сервер или с него в течение установленного периода времени, например, потребление полосы пропускания, накопленное за месяц, измеряется в гигабайтах в месяц. [ нужна ссылка ] [10] Более точная фраза, используемая для обозначения максимального объема передачи данных каждый месяц или за определенный период, — это ежемесячная передача данных .
Аналогичная ситуация может возникнуть и с поставщиками интернет-услуг для конечных пользователей , особенно там, где пропускная способность сети ограничена (например, в регионах со слаборазвитым подключением к Интернету и в беспроводных сетях).
Интернет-соединения
[ редактировать ]В этой таблице показана максимальная пропускная способность (чистая скорость передачи данных физического уровня) для распространенных технологий доступа в Интернет. Более подробные списки см.
| Битрейт | Тип подключения |
|---|---|
| 56 кбит/с | коммутируемый доступ |
| 1,5 Мбит/с | АДСЛ Лайт |
| 1,544 Мбит/с | Т1/ДС1 |
| 2,048 Мбит/с | Е1 / Е-перевозчик |
| 4 Мбит/с | ADSL1 |
| 10 Мбит/с | Ethernet |
| 11 Мбит/с | Беспроводная связь 802.11b |
| 24 Мбит/с | ADSL2+ |
| 44,736 Мбит/с | Т3/ДС3 |
| 54 Мбит/с | Беспроводная связь 802.11g |
| 100 Мбит/с | Быстрый Ethernet |
| 155 Мбит/с | OC3 |
| 600 Мбит/с | Беспроводная связь 802.11n |
| 622 Мбит/с | OC12 |
| 1 Гбит/с | Гигабитный Ethernet |
| 1,3 Гбит/с | Беспроводная связь 802.11ac |
| 2,5 Гбит/с | OC48 |
| 5 Гбит/с | Суперскоростной USB |
| 7 Гбит/с | Беспроводная связь 802.11ad |
| 9,6 Гбит/с | OC192 |
| 10 Гбит/с | 10-гигабитный Ethernet , сверхскоростной USB 10 Гбит/с |
| 20 Гбит/с | Суперскоростной USB 20 Гбит/с |
| 40 Гбит/с | Тандерболт 3 |
| 100 Гбит/с | 100-гигабитный Ethernet |
Закон Эдгольма
[ редактировать ]Закон Эдхольма , предложенный Филом Эдхольмом и названный в его честь в 2004 году. [11] утверждает, что пропускная способность телекоммуникационных сетей удваивается каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов. [11] [12] Тенденция очевидна в случаях Интернета , [11] сотовые (мобильные), беспроводные локальные сети и беспроводные персональные сети . [12]
MOSFET . (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) является наиболее важным фактором, позволяющим быстро увеличить полосу пропускания [13] МОП-транзистор (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. [14] [15] [16] и впоследствии стал основным строительным блоком современных телекоммуникационных технологий. [17] [18] Непрерывное масштабирование МОП-транзисторов , наряду с различными достижениями в области МОП-технологий, позволило реализовать как закон Мура ( количество транзисторов в микросхемах интегральных схем удваивается каждые два года), так и закон Эдхольма (удваивание полосы пропускания каждые 18 месяцев). [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дуглас Комер , Компьютерные сети и Интернет , стр. 99 и далее, Prentice Hall 2008.
- ^ Фред Холсолл, данные+коммуникации и компьютерные сети , стр. 108, Аддисон-Уэсли, 1985.
- ^ Программа Сетевой академии Cisco: сопутствующее руководство CCNA 1 и 2, Volym 1–2 , Cisco Academy 2003.
- ^ Бехруз А. Форузан, Передача данных и сети , McGraw-Hill, 2007 г.
- ^ Чжоу, CY; и др. (2006). «Моделирование передачи сообщений». В Чунге — Йе-Чинг; Морейра, Хосе Э. (ред.). Достижения в области Grid и всеобъемлющих вычислений: Первая международная конференция, GPC 2006 . Спрингер. стр. 299–307. ISBN 3540338098 .
- ^ «Что такое пропускная способность? – Определение и подробности» . www.paessler.com . Проверено 18 апреля 2019 г.
- ^ Ли, Джек (2005). Масштабируемые системы непрерывной потоковой передачи мультимедиа: архитектура, проектирование, анализ и реализация . Джон Уайли и сыновья . п. 25. ISBN 9780470857649 .
- ^ Станкович, Радомир С.; Астола, Яакко Т. (2012). «Воспоминания о ранней работе в DCT: интервью с К.Р. Рао» (PDF) . Отпечатки первых дней информационных наук . 60 . Проверено 13 октября 2019 г.
- ^ Леа, Уильям (1994). Видео по запросу: Исследовательская работа 94/68 . Библиотека Палаты общин . Архивировано из оригинала 20 сентября 2019 года . Проверено 20 сентября 2019 г.
- ^ Лоу, Джерри (27 марта 2022 г.). «Какая пропускная способность хостинга мне нужна для моего сайта?» . ВССР .
- ^ Jump up to: а б с Черри, Стивен (2004). «Закон полосы пропускания Эдхольма». IEEE-спектр . 41 (7): 58–60. дои : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 .
- ^ Jump up to: а б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рермунд, Артур (2012). Формирование луча с мультиплексированием по времени и пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN 9781461450450 .
- ^ Jump up to: а б Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибитов до терабит в секунду и выше – более 60 лет инноваций» . 2009 2-й международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям . стр. 1–6. дои : 10.1109/EDST.2009.5166093 . ISBN 978-1-4244-3831-0 . S2CID 25112828 .
- ^ «1960 — Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
- ^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . стр. 321–3. ISBN 9783540342588 .
- ^ «Кто изобрел транзистор?» . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 года . Проверено 20 июля 2019 г.
- ^ «Триумф МОП-транзистора» . Ютуб . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 07.11.2021 . Проверено 21 июля 2019 г.
- ^ Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика в эпоху Интернета . ЦРК Пресс . п. 365. ИСБН 9781439803127 .
