Bithastighet og frekvens i datakommunikasjon

Lisa Bechtold

Berk-Tek Inc.

det har vært uendelig forvirring om hva som definerer hastigheten i høyhastighetsnett. Her vil vi forklare forskjellen mellom megahertz og megabits, samt definere forholdet mellom de to.

Bithastighet er ikke nødvendigvis lik frekvens. De samsvarer tett for noen systemer; for andre er ulikheten stor. Hva er da forholdet mellom frekvens, hertz, sykluser og biter?

bit, eller binært siffer, er den minste informasjonen som kan behandles av en datamaskin. I Mange systemer, for Eksempel American Standard Code For Information Interchange, kan det ta 8 biter, eller 1 byte, for å lage ett tegn-en bokstav, tall eller symbol. En bit er enten en 1 eller 0, et » ja «eller » nei», eller en » på «eller» av.»

frekvensen av en signalspenning måles i sykluser per sekund. En hertz er en komplett syklus per sekund. Mens høyere frekvens kan bety et raskere system, er en sannere måling av kommunikasjonshastighet bithastighet.

de fleste datakommunikasjonssystemer opererer med millioner av sykluser per sekund, eller megahertz. I høye frekvenser, for eksempel verdier I MHz-området, måles tiden syklusen krever i minuttfraksjoner av et sekund.

hvis en signalsyklus bærer 1 bit informasjon, er frekvensen av systemet (i hertz) lik hastigheten (i biter per sekund). Det er imidlertid ingen grunn til at en enkelt syklus ikke kan bære mer enn 1 bit informasjon. Derfor er det mulig å øke hastigheten til et system uten å endre frekvensen. Med premien plassert på hastighet i verden av datakommunikasjon, er det ikke overraskende at flere kodingsordninger er utviklet som oppnår nettopp det.

Kodeskjemaer øker hastigheten

for eksempel bruker fiber distribuert datagrensesnitt ikke-retur til null, invertert digital kodeskjema. Denne ordningen representerer 1s og 0s i digital overføring ved hjelp av vekslende lave og høye spenninger. Enhver endring i spenning representerer en digital 1, og ingen endring representerer en digital 0.

fordi hver endring er gjenkjent av mottakeren som en bit, nonreturn til null, kan invertert generere 2 biter per syklus. I dette tilfellet er bithastigheten to ganger den nominelle signalfrekvensen.

for å øke bithastigheten eller» hastigheten » til signalet i eksemplet ovenfor, må vi øke frekvensen. Systemet sender fortsatt ut 2 biter per syklus, men gjør det i kortere sykluser.

selv om dette kan synes å være en passende løsning i søket etter høyere kommunikasjonshastigheter, er det et problem. Øke frekvensen av overføring kan i stor grad heve stråling eller elektromagnetisk interferens utslipp fra systemet, som bryter Federal Communications Commission forskrifter. Kabelen blir effektivt en sender som sender signaler inn i luften.

for å illustrere et eksempel på økt frekvens i en real-life-applikasjon, tillater fddi-standarden svært repeterende bitmønstre. Som vi allerede har sett, representerer ikke-retur til null, invertert en logisk 1 som en endring i spenningsnivå. En lang streng på 1s vil da nødvendiggjøre en konstant endring av spenningsnivået. Fordi denne endringen tar form av en sinusbølge som beveger seg fra positiv til negativ spenning og tilbake, følger det at når hastigheten på spenningsnivå veksling øker, så gjør frekvensen av signalet.

angitt på en annen måte, kan signalfrekvensen variere i ethvert overføringssystem avhengig av innholdet i informasjonen som sendes til enhver tid. Topper og lulls vil oppstå der frekvensen av spenningen øker og avtar. Folk som designer kodingsordninger og overføringssystemer må være opptatt av toppfrekvenser. De må også være opptatt av hvor mye av energien som brukes i ordningen faller ved høyere frekvenser på grunn av strålingsproblemene nevnt tidligere.

multilevel koding mer effektiv

Båndbredde-effektiv koding ordninger, da, er utformet for å overføre flere biter av informasjon ved hjelp av lavere frekvenser. MLT-3, for eksempel, er en ordning for 100 megabit per sekund FDDI over kobber. Den bruker en multilevel terskel tilnærming; tre nivåer av spenningsendring brukes i stedet for de to nivåene som brukes for ikke-retur til null, invertert.

HVIS fiberbasert ikke-retur til null, invertert ordningen er oversatt TIL MLT-3, som går over uskjermet tvunnet par kobber, SÅ HVER gang ikke-retur til null, invertert endrer sin logikk nivå, MLT-3 må gjøre DET samme. Ved å bruke tre nivåer i stedet for to, plasserer imidlertid maksimal grunnfrekvens FOR MLT-3 ved halvparten av ikke-retur til null, invertert. Mye av frekvensområdet som brukes er mindre enn 30 MHz, innenfor grensen pålagt AV FCC for utp-dataoverføring. 100-mbit/sek fddi-signalet kjører ved 31.25 MHz over UTP. Et 155 Mbit/sek signal, slik som det som er foreslått for asynkron overføringsmodus, kan kjøre på mindre enn 50 MHz.

flere båndbreddeeffektive kodingsordninger enn MLT-3 er mulige, og kan overføre 9 eller 10 biter per syklus. Denne teknologien blir brukt i state-of-the-art modemer.

flernivåkodingsordninger er i stand til å overføre større pakker med informasjon-det vil si flere biter-i effektive mønstre ved lavere frekvenser enn de mest brukte kodingsordninger tillater. Ikke-retur til null, invertert kode ble beskrevet her fordi den brukes I FDDI-overføring, og også fordi den gir et enkelt eksempel på hvordan digital informasjon kan oversettes til et signal for overføring.

De fleste av de kjente kodene som brukes i dag, er ikke like effektive som ikke-retur til null, invertert, som bare kan brukes til visse timing-tolerante applikasjoner. Differensiell Manchester-koding, brukt til l0Base-T og token ring, er bare halvparten så effektiv som ikke-retur til null, invertert. En syklus kan bare representere 1 bit informasjon, og bithastigheten ser ut til å matche frekvensen. For eksempel kjører 10-mbit/sek l0Base-T på 10 MHz.

Å Øke frekvensen for å øke antall biter som overføres, svarer ikke alltid på behovet for mer fart. Økte frekvenser gir økte utslipp, noe som gjør bruken upraktisk i den virkelige verden. Båndbreddeeffektive kodingsordninger er designet for virkelige applikasjoner, for eksempel 100 Mbit/sek tvunnet par-fysisk medieavhengig OG 155 Mbit/sek ATM, der høyere datahastigheter kreves, men systemene må utføre brukbare frekvensnivåer.

det utvidede antallet logiske nivåer i båndbreddeeffektive kodingsordninger gjør dem mer utsatt for støy, så vel som mer frekvenseffektive. Med flere mulige signalnivåer blir drevet raskere av systemet, er det mindre rom for villfaren signalstøy.

den kritiske parameter for riktig overføring av båndbredde-effektiv koding ordninger OVER utp kabel er demping-til-crosstalk forholdet. Dette forholdet er et mål på forskjellen mellom ønsket signal og uønsket interferens og tap. Den definerer brukbar båndbredde på kabelen. Kabler som tilbyr svært lav crosstalk for å forhindre denne interne forstyrrelsen, den primære støykilden I utp-overføringssystemer, må velges. Kabler med høy crosstalk klemmer båndbredden og reduserer deres informasjonsbærende kapasitet.

UTP-kabler Med høy ytelse som tilbyr forbedrede crosstalk-verdier, vil kunne bære høyhastighetsnettverkssignalene som er på markedet eller under utvikling. Effektive kodingsordninger vil holde frekvenser og utslipp innenfor tolerable nivåer.

Lisa Bechtold er en applikasjonstekniker ved Berk-Tek Inc., New Holland, PA.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.