stringtranslate.com

Пропускная способность (вычисления)

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

Это определение полосы пропускания контрастирует с областью обработки сигналов, беспроводной связи, передачи данных через модем, цифровой связи и электроники , [ требуется ссылка ] в которой 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, которая может быть достигнута, зависит не только от полосы пропускания сигнала, но и от шума в канале.

Пропускная способность сети

Термин пропускная способность иногда определяет чистую скорость передачи данных , пиковую скорость передачи данных , информационную скорость 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, которая может поддерживаться на линии связи, ограничена пропускной способностью канала Шеннона-Хартли для этих систем связи, которая зависит от пропускной способности в герцах и шума на канале.

Потребление сети

Потребляемая полоса пропускания в бит/с соответствует достигнутой пропускной способности или хорошей пропускной способности , т. е. средней скорости успешной передачи данных по каналу связи. Потребляемая полоса пропускания может зависеть от таких технологий, 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. Полоса пропускания потока битов пропорциональна средней потребляемой полосе пропускания сигнала в герцах (средняя спектральная полоса пропускания аналогового сигнала, представляющего поток битов) в течение исследуемого временного интервала.

Пропускную способность канала можно спутать с полезной пропускной способностью данных (или goodput). Например, канал с x бит/с не обязательно может передавать данные со скоростью x , поскольку протоколы, шифрование и другие факторы могут добавлять ощутимые накладные расходы. Например, большая часть интернет-трафика использует протокол управления передачей (TCP), который требует трехстороннего рукопожатия 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

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 ряда очень больших сообщений через сеть, измеряя сквозную пропускную способность. Как и в случае с другими пропускными способностями, асимптотическая пропускная способность измеряется в кратных битах в секунду. Поскольку скачки пропускной способности могут исказить измерение, операторы часто используют метод 95-го процентиля . Этот метод непрерывно измеряет использование пропускной способности, а затем удаляет верхние 5 процентов. [6]

Мультимедиа

Цифровая полоса пропускания может также означать: скорость передачи мультимедийных данных или среднюю скорость передачи после сжатия мультимедийных данных ( исходного кодирования ), определяемую как общий объем данных, деленный на время воспроизведения.

Из-за непрактично высоких требований к полосе пропускания несжатых цифровых носителей , требуемая полоса пропускания мультимедиа может быть значительно уменьшена с помощью сжатия данных. [7] Наиболее широко используемым методом сжатия данных для уменьшения полосы пропускания носителей является дискретное косинусное преобразование (DCT), которое впервые было предложено Насиром Ахмедом в начале 1970-х годов. [8] Сжатие DCT значительно уменьшает объем памяти и полосы пропускания, требуемых для цифровых сигналов, способно достичь коэффициента сжатия данных до 100:1 по сравнению с несжатыми носителями. [9]

Веб-хостинг

В сфере услуг веб-хостинга термин «пропускная способность» часто неправильно используется для описания объема данных, передаваемых на веб-сайт или сервер или с них в течение установленного периода времени, например, потребление полосы пропускания, накопленное за месяц, измеряется в гигабайтах в месяц. [ необходима ссылка ] [10] Более точная фраза, используемая для этого значения максимального объема передачи данных за месяц или заданный период, — ежемесячная передача данных .

Аналогичная ситуация может возникнуть и для поставщиков интернет-услуг для конечных пользователей , особенно там, где пропускная способность сети ограничена (например, в районах с недостаточно развитым подключением к Интернету и в беспроводных сетях).

Интернет-соединения

В этой таблице показана максимальная пропускная способность (чистая скорость передачи данных на физическом уровне) распространенных технологий доступа в Интернет. Более подробные списки см.

Закон Эдгольма

Закон Эдхольма , предложенный и названный в честь Фила Эдхольма в 2004 году, [11] гласит, что пропускная способность телекоммуникационных сетей удваивается каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов. [11] [12] Эта тенденция очевидна в случаях Интернета , [11] сотовой связи, беспроводных локальных сетей и беспроводных персональных сетей . [12]

МОП-транзистор ( полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) является наиболее важным фактором, обеспечивающим быстрое увеличение пропускной способности. [13] МОП-транзистор (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году [14] [15] [16] и стал основным строительным блоком современных телекоммуникационных технологий. [17] [18] Непрерывное масштабирование МОП-транзисторов , наряду с различными достижениями в технологии МОП, позволило реализовать как закон Мура ( количество транзисторов в интегральных схемах удваивается каждые два года), так и закон Эдгольма (пропускная способность связи удваивается каждые 18 месяцев). [13]

Ссылки

  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: сопутствующее руководство CCNA 1 и 2, том 1–2, Академия Cisco 2003
  4. ^ Бехруз А. Форузан, Передача данных и сетевое взаимодействие , McGraw-Hill, 2007
  5. ^ Chou, CY; et al. (2006). "Моделирование накладных расходов на передачу сообщений". В Chung, Yeh-Ching; Moreira, José E. (ред.). Достижения в области сетевых и всепроникающих вычислений: Первая международная конференция, GPC 2006. Springer. стр. 299–307. ISBN 3540338098.
  6. ^ "Что такое пропускная способность? - Определение и подробности". www.paessler.com . Получено 18.04.2019 .
  7. ^ Ли, Джек (2005). Масштабируемые системы непрерывной потоковой передачи мультимедиа: архитектура, проектирование, анализ и реализация. John Wiley & Sons . стр. 25. ISBN 9780470857649.
  8. ^ Станкович, Радомир С.; Астола, Яакко Т. (2012). «Воспоминания о ранней работе в области DCT: интервью с К. Р. Рао» (PDF) . Перепечатки из Early Days of Information Sciences . 60 . Получено 13 октября 2019 г. .
  9. ^ Ли, Уильям (1994). Видео по запросу: исследовательская работа 94/68. Библиотека Палаты общин . Архивировано из оригинала 20 сентября 2019 года . Получено 20 сентября 2019 года .
  10. ^ Лоу, Джерри (27 марта 2022 г.). «Какая пропускная способность хостинга мне нужна для моего сайта?». WHSR .
  11. ^ abc Cherry, Steven (2004). «Закон Эдхольма о пропускной способности». IEEE Spectrum . 41 (7): 58–60. doi :10.1109/MSPEC.2004.1309810. S2CID  27580722.
  12. ^ ab Deng, Wei; Mahmoudi, Reza; van Roermund, Arthur (2012). Формирование пучка с временным мультиплексированием и пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Springer. стр. 1. ISBN 9781461450450.
  13. ^ ab Jindal, Renuka P. (2009). «От миллибит до терабит в секунду и далее — более 60 лет инноваций». 2009 2-й Международный семинар по электронным приборам и полупроводниковым технологиям . стр. 1–6. doi :10.1109/EDST.2009.5166093. ISBN 978-1-4244-3831-0. S2CID  25112828.
  14. ^ "1960 - Демонстрация транзистора металл-оксид-полупроводник (МОП)". Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
  15. ^ Lojek, Bo (2007). История полупроводниковой инженерии . Springer Science & Business Media . стр. 321–3. ISBN 9783540342588.
  16. ^ «Кто изобрел транзистор?». Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 г. Получено 20 июля 2019 г.
  17. ^ "Триумф МОП-транзистора". YouTube . Музей компьютерной истории . 6 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 2021-11-07 . Получено 21 июля 2019 г.
  18. ^ Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика для эпохи Интернета. CRC Press . стр. 365. ISBN 9781439803127.