Первая практика по Информационным сетям (преп. - Коваль А.С.)

практика 1

1 )Скорость передачи

Существуют специальные единицы измерения для байт степени не двойки, но десятки.

Мы будем в основном использовать мегабиты, так как понятие "байт" исторически не всегда означало 8 бит

2) Характеристика задержки передачи данных

Характеристика задержки передачи данных - связана с природой линии связи - это могут быть очень длиннце линии - в т.ч. и спутниковые системы передачи данных - задержка там может
быть недопустимой для некотрых приложений - особенно приложений "реального времени" - таких где "время отклика" -
критично.

Любая интеракция плохо работает если возникает задержка.

Если задержка измеряется в секундах то это вообще может нарушить коммуникацию.

Но задержка как таковая не влияет на скорость передачи данных.

Для файлового обмена , например, не важно какова задержка - так как сама передача
обычно занимает значительно больше времени , чем установка соединения.

3) Относительная ошибка.

Относительная ошибка может быть значителной.

определение:

отн_ошибка= число_ошибок/ число_передач

В реальность ошибки типа 0.5 0.1 0.2 появляются в случае аварии - обычно сеть сторится так, чтобы передача
происходила с ошибка ми не более 1-2 процентов.

При этом самые больше ошибки в реальных системах передачи где = 10^-9

Причины возникновения ошибок.

Предположим, что мы передаём большой файл - соответственно, есть серьёзная вероятность того, что ошибка возникнет.

Но системы передачи данных корректируют ошибку.

Есть методы:
1) помехоустойчивое кодирование - добавление избыточных кодов.

Обычны заранее пытаются определить процент ошибок в сети, а затем определить какая степень избыточности необхожимо.

Существует зависимость оттносительной ошибки и отношения сигнал-шум

Когда отношение сигнал-шум растёт - величина относительной ошибки уменьшается - причёв "крутизна"
кривой (она называется "водопадной кривой") определяется помехоустойчивостью кодирования.

Построив график данного отношения можно определить необхожимое отношение сигнал-шум - для того чтобы была возможность
обеспечения заданной величины относительной ошибки

Символьная ошибка

Символьная ошибка отличается от битовой тем,что считается количество "побитых" символов.

Например - "за раз" можно передавать не один бит а три - то есть в каком-то смысле -передаётся логическая конструктци ,котая кодируется битовой последовательностью и передаётся за один символьный интервал.

В современных системах передачи данных количество битов в символах может быть довольно большим 10-20 -
в такой ситуации ,передавать их можно с помощью фазовой модуляции.

Существует технология (способ) представления модуляции в виде "созвездий" - комплексная модуляции - например - каждый символ может характеризоваться сдвигом фазы и амплитуды.

Отличия символьной ошибки от битовой

Потеря одного "бита" из символа - ещё не означает потерю всех битов данного символа.
Говорить о битовой ошибки здесь можно так -
если появление всех символов равновероятно , то для получения усреднённого значения битовой ошибки
(в случае если известна символьная ) - можно считать, что потеряны все символы.

Линии связи

Полоса -самое главное качество линии связи и представляет собой непрерывный диапазон.

Сигналы в передаваемых сообщениях называются данными - данные эти обычно не предопределены - если же они
предопределны , то стараются убрать эту предопределённость - дабы сделать передачу информационно ёмкой.

В таком процессе обычно работают с мощностями , а не с линейными характеристиками типа силы тока.

В результате получения частотной характеристики можно найти полосу, где затухание не превышает определённой величины - которая и носит название полосы (полосы пропускания).

Возникает вопрос - на каком уровне "проводить" полосу пропускания -
если система передачи данных не работает даже при небольшом затухании - то полосу прихожится выбирать уже.

В "стадатрном смысле" -полоса выбирается при затухании не более 0.75 - 0.5 затухания.

Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений.

Величина, выраженная в децибелах, численно равна десятичному логарифму безразмерного отношения
физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять:

В реальных условиях - в витых парах наблюдается затухание на технологии 100 Мбит - где-то 35-36 децибел -
то есть 40 децибел это ослабление в 10000 раз
- то есть вы передали 1 Ват - то через сто метров вы получите например в 5000 меньше .
Таким образом полоса для витой пары считается довольно широкой.

Прмечание: "водопадная кривая" - является "паспортом" системы передачи данных.
Теорема Шеннона =

связывает информационной мир - с полосой канала - физическим миром.

Характеристики распространенных сред передачи

Из активно используемых сейчас сред оптоволокно выгодно отличается от других сред -таки образом - в соответствии с Шенноном при наличии полосы пропускающей в 100 раз больше можно получить скорость передачи в 100 раз больше.
Но это не всегда возможно так как нужна ещё быстрая система модуляции , которая быстро сформирует сигнал.
Сегодня (начало 2012) достигают около 40 Гбит в секунду, а потенциально можно получить ,например, 100 петабит.
Это достигнуто за счёт усложнения систем передачи данных - так как сами «проводники» принципиально не изменились (среды передачи не изменились значительно)

Витая пара имеет довольно сложную физику распространения сигнала - и во многом характеристики среды определяют параметрами проводников и их отношениями

Спектральная эффективность

Спектральная эффективность- отношение скорости передачи к полосе - можно и буквально - "эффективность использования спектра"

Компромисс между энергетической и спектральной эффективностями

Eb - энергия одного бита - то есть та энергия которая требуется данной системе для передачи одного бита информации.

Отношение сигнал-шум меняют на энергетическое , чтобы "убрать скорость" - в том числе и из отношения сигнал-шум - используются отношения не мощностные , а энергетические -
Мощность шума - мощность приходящаяся на единицу полосы (1 Герц)

Домашнеe задание: Получить закон Шеннона в стандартном виде из отнoшения для Eb/N0 =

Если линия связи имеет отношения сигнал шум -1.5 децибела, то логически можно предположить, что сигнал передавать нельзя - но по Шеннону такая передача возможно (при не очень больших отношения) .

Возникает важный вопрос - что за система будет работать в такой среде - каковы её характеристики - ответить этот вопрос не так то просто.

На самом деле спектральная эффективность связана со скоростью через полосу - то есть расширив полосу можно значительно увеличить скорость.

Такая система работает по концепции отличной от традиционной, которая гласит =

"каждый выкупает себе диапазон -и работает в нём"

А сверхширокополостные сигналы работают сразу на многих диапазонах - и просто разделяет данные =

1. кодовое разделение
2. временное распределение
3. пространственное распределение.

Такой подход позволяет равномерно распределить "загруженность" частот.

1.5 Дбелла

Вообще - 1.5 дбела следует воспринимать как "абсолютный ноль" при котором прикращается передача данных ,но сколь угодно близко
к этому значению система передачи данных работать будет.

Далее рассмотрим задачу.