Пропускная способность (сеть)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В вычислительной технике пропускная способность — это максимальная скорость передачи данных по заданному пути. Пропускная способность может быть охарактеризована как пропускная способность сети, пропускная способность данных,[1]или цифровая пропускная способность,[2] or digital bandwidth.[3][4]

Это определение пропускной способности в отличие от области обработки сигналов, беспроводной связи, модема передачи данных, цифровой связи, и электроники, используется для обозначения аналогового сигнала пропускной способности измеряется в герцах, то есть диапазон частот между самой низкой и самой достижимой частотой при встрече с четко определённым силовым уровнем.

Однако фактическая скорость бита, которая может быть достигнута, зависит не только от пропускной способности сигнала, но и от шума на канале.

Пропускная способность сети[править | править код]

Термин пропускная способность иногда определяет чистую скорость бита 'пик бит-скорости', 'информационную ставку,' физический слой 'полезный бит скорости', емкость канала или максимальная пропускная способность логического или физического пути связи в цифровой системе связи. Например, тесты пропускной способности измеряют максимальную пропускную способность компьютерной сети. Максимальная скорость, которая может поддерживаться на линии, ограничена каналом Шеннон-Хартли для этих систем связи, которая зависит от пропускной способности в герцах и шуме на канале.

Потребление пропускной способности сети[править | править код]

Потребляемая пропускная способность в бит/с, соответствует достигнутой пропускной способности или хорошей записи, то есть средней скорости успешной передачи данных через коммуникационный путь. Потребляемая пропускная способность может быть затронута такими технологиями, как формирование пропускной способности, управление пропускной способностью, пропускная способность, распределение пропускной способности (к примеру протокол распределения пропускной способности и динамическое распределение пропускной способности) и т. д. Пропускная способность потока пропорциональна средней потребляемой пропускной способности сигнала в герцах (средняя спектральная пропускная способность аналогового сигнала, представляющего битный поток) в течение наблюдаемого интервала времени.

Пропускную способность канала можно спутать с полезной пропускной способностью данных (или goodput). Например, канал с x bps не обязательно передает данные со скоростью x, так как протоколы, шифрование и другие факторы могут добавить ощутимые накладные расходы. Например, большое количество интернет-трафика использует протокол управления передачей (TCP), который требует трехстороннего рукопожатия для каждой транзакции. Хотя во многих современных реализациях протокол эффективен, он добавляет значительные дополнительные ограничения по сравнению с более простыми протоколами. Кроме того, пакеты данных могут быть потеряны, что ещё больше снижает полезную пропускную способность данных. В целом, для любой эффективной цифровой коммуникации необходим протокол разработки; накладные расходы и эффективная пропускная система реализации. Полезная пропускная способность меньше или равна фактической емкости канала за вычетом накладных расходов на выполнение.

Асимптотическая пропускная способность[править | править код]

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 количеству.[5]

Асимптотическая пропускная способность как правило, оценивается путем отправки ряда очень больших сообщений через сеть, измерения сквозной пропускной способности. Как и другие полосы пропускания, асимптотическая пропускная способность измеряется в кратных битах в секунду. Поскольку шипы пропускной способности могут исказить измерения, перевозчики часто используют 95-й метод процентиля. Этот метод непрерывно измеряет использование пропускной способности, а затем удаляет верхние 5 процентов.[6]

Мультимедийная пропускная способность[править | править код]

Цифровая пропускная способность может также относиться к: мультимедийной битовой ставку или среднему битрейту после сжатия мультимедийных данных (кодирования исходного кода), определяемык как общий объём данных, разделенный на время воспроизведения.

Из-за невысоких требований к пропускной способности несжатых цифровых носителей, требуемая мультимедийная пропускная способность может быть значительно уменьшена с помощью сжатия данных.[7] Наиболее используемым методом сжатия данных для снижения пропускной способности мультимедиа является дискретная трансформация козина (DCT), которая была впервые предложена Насиром Ахмедом в начале 1970-х годов.[8] DCT сжатие значительно снижает количество памяти и пропускной способности, необходимое для цифровых сигналов. Сжатие способно достичь соотношения сжатия данных до 100:1 по сравнению с несжатыми носителями.[9]

Пропускная способность в веб-хостинге[править | править код]

В веб-хостинге, термин пропускная способность часто неправильно используется для описания объёма данных, передаваемых на веб-сайт или сервер в течение установленного периода времени, например, потребления пропускной способности трафика, накопленного в течение месяца, измеряемого в гигабайтах в месяц. Более точная фраза, используемая для этого значения максимального объёма передачи данных каждый месяц или данный период, — это ежемесячная передача данных.

Аналогичная ситуация может возникнуть и для конечных провайдеров — и в тех случаях, когда пропускная способность сети ограничена (например, в районах с недостаточно развитой подключением к Интернету и в беспроводных сетях).

Пропускная способность подключения к Интернету[править | править код]

В этой таблице показана максимальная пропускная способность (физический слой чистого битрейта) общих технологий доступа в Интернет. Для более подробных списков см.

56 kbit/s Модем/ Диалап
1.5 Mbit/s ADSL Lite
1.544 Mbit/s T1/DS1
2.048 Mbit/s E1 / E-carrier
4 Mbit/s ADSL1
10 Mbit/s Ethernet
11 Mbit/s Wireless 802.11b
24 Mbit/s ADSL2+
44.736 Mbit/s T3/DS3
54 Mbit/s Wireless 802.11g
100 Mbit/s Fast Ethernet
155 Mbit/s OC3
600 Mbit/s Wireless 802.11n
622 Mbit/s OC12
1 Gbit/s Gigabit Ethernet
1.3 Gbit/s Wireless 802.11ac
2.5 Gbit/s OC48
5 Gbit/s USB 3.0
7 Gbit/s Wireless 802.11ad
9.6 Gbit/s OC192
10 Gbit/s 10 Gigabit Ethernet, USB 3.1
40 Gbit/s Thunderbolt 3
100 Gbit/s 100 Gigabit Ethernet

Закон Эдхольма[править | править код]

Закон Эдхольма, предложенный и названный в честь Фила Эдхольма в 2004,[10] гласит, что пропускная способность телекоммуникационных сетей удваивается каждые 18 месяцев, что оказалось правдой с 1970-х годов.[10][11] Тенденция очевидна в случаях Интернета,[10] сотовой (мобильной) связи, беспроводной сети LAN и беспроводной личной зоны.[11]

MOSFET (металл-оксид-полупроводниковый транзистор- эффект) является наиболее важным фактором, позволяющим быстро увеличить пропускную способность.[12] MOSFET (MOS transistor) был изобретен Мохамедом М.Аталла и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959,[13][14][15] и стал основным строительным блоком современной телекоммуникационной технологии.[16][17][18] Непрерывное масштабирование MOSFET, наряду с различными достижениями в технологии MOS, справедливо как для Закона Мура (количество транзисторов в интегральных микросхемах удваивающееся каждые два года) так и для закона Эдхольма (пропускная способность связи удваивается каждые 18 месяцев).[12]

Примечания[править | править код]

  1. Douglas Comer, Computer Networks and Internets, page 99 ff, Prentice Hall 2008.
  2. Fred Halsall, Introduction to data communications and computer networks, page 108, Addison-Wesley, 1985.
  3. Cisco Networking Academy Program: CCNA 1 and 2 companion guide, Volym 1-2, Cisco Academy 2003
  4. Behrouz A. Forouzan, Data communications and networking, McGraw-Hill, 2007
  5. Chou, C. Y. et al. Modeling Message Passing Overhead // Advances in Grid and Pervasive Computing: First International Conference, GPC 2006 (англ.) / Chung, Yeh-Ching; Moreira, Jose E.. — 2006. — P. 299—307. — ISBN 3540338098.
  6. What is Bandwidth? - Definition and Details (англ.). www.paessler.com. Дата обращения 18 апреля 2019.
  7. Lee, Jack. Scalable Continuous Media Streaming Systems: Architecture, Design, Analysis and Implementation (англ.). — John Wiley & Sons, 2005. — P. 25. — ISBN 9780470857649.
  8. Stankovic, Radomir S.; Astola, Jaakko T. Reminiscences of the Early Work in DCT: Interview with K.R. Rao (англ.) // Reprints from the Early Days of Information Sciences : journal. — 2012. — Vol. 60.
  9. Lea, William. Video on demand: Research Paper 94/68 (неопр.). — 9 May 1994: House of Commons Library (англ.), 1994. Архивная копия от 20 сентября 2019 на Wayback Machine
  10. 1 2 3 Cherry, Steven. Edholm's law of bandwidth (англ.) // IEEE Spectrum : magazine. — 2004. — Vol. 41, no. 7. — P. 58—60. — doi:10.1109/MSPEC.2004.1309810.
  11. 1 2 Deng, Wei; Mahmoudi, Reza; van Roermund, Arthur. Time Multiplexed Beam-Forming with Space-Frequency Transformation (англ.). — New York: Springer, 2012. — P. 1. — ISBN 9781461450450.
  12. 1 2 Jindal, Renuka P. From millibits to terabits per second and beyond - Over 60 years of innovation (англ.) // 2009 2nd International Workshop on Electron Devices and Semiconductor Technology : journal. — 2009. — P. 1—6. — ISBN 978-1-4244-3831-0. — doi:10.1109/EDST.2009.5166093.
  13. 1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated (англ.) // The Silicon Engine : journal. — Computer History Museum.
  14. Lojek, Bo. History of Semiconductor Engineering (неопр.). — Springer Science & Business Media, 2007. — С. 321—323. — ISBN 9783540342588.
  15. Who Invented the Transistor?. Computer History Museum (4 декабря 2013). Дата обращения 20 июля 2019.
  16. Triumph of the MOS Transistor. YouTube. Computer History Museum (6 августа 2010). Дата обращения 21 июля 2019.
  17. Raymer, Michael G. The Silicon Web: Physics for the Internet Age (англ.). — CRC Press, 2009. — P. 365. — ISBN 9781439803127.
  18. Transistors - an overview. ScienceDirect. Дата обращения 8 августа 2019.

(!) Комментарий: русифицировать гиперссылки.