Пропускная способность (вычисления) - Bandwidth (computing) - Wikipedia

В вычислениях пропускная способность это максимальная скорость передачи данных по заданному пути. Пропускную способность можно охарактеризовать как пропускная способность сети,[1] пропускная способность данных,[2] или же цифровая полоса пропускания.[3][4]

Это определение пропускная способность в отличие от области обработки сигналов, беспроводной связи, модемной передачи данных, цифровые коммуникации, и электроника[нужна цитата ], в котором пропускная способность используется для обозначения аналога ширина полосы сигнала измеряется в герц, что означает частотный диапазон между самой низкой и самой высокой достижимой частотой при соблюдении четко определенного уровня ухудшения мощности сигнала. Фактическая скорость передачи данных, которая может быть достигнута, зависит не только от ширины полосы сигнала, но и от шума в канале.

Пропускная способность сети

Период, термин пропускная способность иногда определяет чистая скорость передачи данных "пиковая скорость передачи", "скорость передачи информации" или "полезная скорость передачи данных" физического уровня, пропускная способность канала, или максимальная пропускная способность логического или физического канала связи в цифровой системе связи. Например, тесты пропускной способности измерить максимальную пропускную способность компьютерной сети. Максимальная скорость, которую можно поддерживать на ссылке, ограничена Шеннон – Хартли пропускная способность канала для этих систем связи, что зависит от пропускная способность в герцах и шум на канале.

Потребление полосы пропускания сети

В потребляемая пропускная способность в бит / с, соответствует достигнутому пропускная способность или же Goodput, т.е. средняя скорость успешной передачи данных по каналу связи. На потребляемую пропускную способность могут влиять такие технологии, как формирование пропускной способности, управление пропускной способностью, регулирование полосы пропускания, ограничение пропускной способности, распределение полосы пропускания (Например протокол распределения полосы пропускания и динамическое распределение полосы пропускания ) и т. д. Полоса пропускания потока битов пропорциональна средней полосе пропускания потребляемого сигнала в герцах (средняя спектральная ширина полосы аналогового сигнала, представляющего поток битов) в течение исследуемого временного интервала.

Пропускная способность канала можно спутать с полезной пропускной способностью данных (или Goodput ). Например, канал с Икс бит / с не обязательно может передавать данные на Икс скорость, поскольку протоколы, шифрование и другие факторы могут значительно увеличить 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, могут быть потеряны пакеты данных, что еще больше снижает полезную пропускную способность. 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.

Асимптотическая полоса пропускания

В асимптотическая ширина полосы (формально асимптотическая пропускная способность) для сети является мерой максимума пропускная способность для жадный источник, например, когда размер сообщения (количество пакетов в секунду от источника) приближается к максимальному количеству.[5]

Асимптотическая пропускная способность обычно оценивается путем отправки нескольких очень больших сообщений через сеть, измеряя сквозную пропускную способность. Как и другие полосы пропускания, асимптотическая пропускная способность измеряется в битах в секунду. Поскольку скачки полосы пропускания могут исказить измерения, операторы часто используют 95-й канал. процентиль метод. Этот метод постоянно измеряет использование полосы пропускания, а затем удаляет первые 5 процентов.[6]

Пропускная способность мультимедиа

Цифровая пропускная способность может также относиться к: скорость передачи мультимедиа или же средний битрейт после мультимедиа Сжатие данных (исходное кодирование ), определяемый как общий объем данных, деленный на время воспроизведения.

Из-за непрактично высоких требований к пропускной способности несжатого цифровые СМИ требуемая полоса пропускания мультимедиа может быть значительно уменьшена за счет сжатия данных.[7] Наиболее широко используемый метод сжатия данных для уменьшения пропускной способности медиаданных - это дискретное косинусное преобразование (DCT), который впервые был предложен Насир Ахмед в начале 1970-х гг.[8] Сжатие DCT значительно уменьшает объем памяти и пропускную способность, необходимые для цифровых сигналов, что позволяет достичь степень сжатия данных до 100: 1 по сравнению с несжатыми носителями.[9]

Пропускная способность веб-хостинга

В Услуги веб-хостинга, период, 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 цитата ] Более точная фраза, используемая для этого значения максимального количества данных, передаваемых каждый месяц или за определенный период, - ежемесячная передача данных.

Аналогичная ситуация может возникнуть и для конечных пользователей Интернет-провайдеров, особенно там, где пропускная способность сети ограничена (например, в областях со слаборазвитым подключением к Интернету и в беспроводных сетях).

Пропускная способность интернет-соединения

В этой таблице показана максимальная пропускная способность (физический уровень чистый битрейт ) распространенных технологий доступа в Интернет. Более подробные списки см.

56 кбит / сМодем / Dialup
1,5 Мбит / сADSL Lite
1,544 Мбит / сT1 / DS1
2,048 Мбит / сE1 / Электронный носитель
4 Мбит / сADSL1
10 Мбит / сEthernet
11 Мбит / сБеспроводной 802.11b
24 Мбит / сADSL2 +
44,736 Мбит / сT3 / DS3
54 Мбит / сБеспроводной 802,11 г
100 Мбит / сFast Ethernet
155 Мбит / сOC3
600 Мбит / сБеспроводной 802.11n
622 Мбит / сOC12
1 Гбит / сГигабитный Ethernet
1,3 Гбит / сБеспроводной 802.11ac
2,5 Гбит / сOC48
5 Гбит / сСверхскоростной USB
7 Гбит / сБеспроводной 802.11ad
9,6 Гбит / сOC192
10 Гбит / с10 Гбит Ethernet, SuperSpeed ​​USB 10 Гбит / с
20 Гбит / сSuperSpeed ​​USB 20 Гбит / с
40 Гбит / сТандерболт 3
100 Гбит / с100 Гбит Ethernet

Закон Эдхольма

Основная статья: Закон Эдхольма

Закон Эдхольма, предложенный и названный в честь Фил Эдхольм в 2004 году,[10] считает, что пропускная способность телекоммуникационные сети удваивается каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов.[10][11] Тенденция очевидна в случаях Интернет,[10] сотовый (мобильный), беспроводной LAN и беспроводные персональные сети.[11]

В МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) является наиболее важным фактором, обеспечивающим быстрое увеличение полосы пропускания.[12] MOSFET (МОП-транзистор) был изобретен Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.,[13][14][15] и стал основным строительным блоком современного телекоммуникации технологии.[16][17] Непрерывный Масштабирование MOSFET, наряду с различными достижениями в технологии MOS, позволили как Закон Мура (количество транзисторов в Интегральная схема количество микросхем удваивается каждые два года) и закон Эдхольма (удвоение пропускной способности канала связи каждые 18 месяцев).[12]

Рекомендации

  1. ^ Дуглас Комер, Компьютерные сети и Интернет, стр. 99 и далее, Prentice Hall 2008.
  2. ^ Фред Холсолл, к данным + коммуникациям и компьютерным сетям, стр. 108, Addison-Wesley, 1985.
  3. ^ Программа сетевой академии Cisco: дополнительное руководство по CCNA 1 и 2, Волым 1–2, Cisco Academy 2003
  4. ^ Бехруз А. Форузан, Передача данных и сети, Макгроу-Хилл, 2007 г.
  5. ^ Chou, C. Y .; и другие. (2006). «Моделирование накладных расходов на передачу сообщений». Ин Чжун, Йе-Цзин; Морейра, Хосе Э. (ред.). Достижения в грид и повсеместных вычислениях: первая международная конференция, GPC 2006. С. 299–307. ISBN  3540338098.
  6. ^ «Что такое пропускная способность? - Определение и детали». www.paessler.com. Получено 2019-04-18.
  7. ^ Ли, Джек (2005). Масштабируемые системы непрерывной потоковой передачи мультимедиа: архитектура, дизайн, анализ и реализация. Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN  9780470857649.
  8. ^ Станкович, Радомир С .; Астола, Яакко Т. (2012). «Воспоминания о ранних работах в DCT: интервью с К.Р. Рао» (PDF). Отпечатки с первых дней информационных наук. 60. Получено 13 октября 2019.
  9. ^ Ли, Уильям (1994). Видео по запросу: исследовательский доклад 94/68. 9 мая 1994 г .: Библиотека Палаты общин. Архивировано из оригинал 20 сентября 2019 г.. Получено 20 сентября 2019.CS1 maint: location (связь)
  10. ^ а б c Черри, Стивен (2004). «Закон Эдхольма полосы пропускания». IEEE Spectrum. 41 (7): 58–60. Дои:10.1109 / MSPEC.2004.1309810.
  11. ^ а б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рурмунд, Артур (2012). Формирование пучка с мультиплексированием по времени с пространственно-частотным преобразованием. Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN  9781461450450.
  12. ^ а б Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибит до терабит в секунду и выше - более 60 лет инноваций». 2009 2-й Международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям: 1–6. Дои:10.1109 / EDST.2009.5166093. ISBN  978-1-4244-3831-0.
  13. ^ «1960 - Демонстрация металлооксидного полупроводникового (МОП) транзистора». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров.
  14. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. С. 321–3. ISBN  9783540342588.
  15. ^ "Кто изобрел транзистор?". Музей истории компьютеров. 4 декабря 2013 г.. Получено 20 июля 2019.
  16. ^ «Триумф МОП-транзистора». YouTube. Музей истории компьютеров. 6 августа 2010 г.. Получено 21 июля 2019.
  17. ^ Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика для эпохи Интернета. CRC Press. п. 365. ISBN  9781439803127.