rata de biți și frecvența în comunicații de date

Lisa Bechtold

Berk-Tek Inc.

a existat o confuzie nesfârșită cu privire la ceea ce definește viteza în rețelele de mare viteză. Aici vom explica diferența dintre megahertz și megabiți, precum și vom defini relația dintre cele două.

rata de biți nu este neapărat egală cu frecvența. Se potrivesc îndeaproape pentru unele sisteme; pentru alții, disparitatea este mare. Care este relația dintre frecvență, hertz, cicluri și biți?

bitul sau cifra binară este cea mai mică informație care poate fi procesată de un computer. În multe sisteme, cum ar fi codul standard American pentru schimbul de Informații, poate dura 8 biți sau 1 octet pentru a face un caracter-o literă, un număr sau un simbol. Un pic este fie un 1 sau 0, un „DA” sau „nu”, sau un „pornit” sau „oprit.”

frecvența unei tensiuni de semnal este măsurată în cicluri pe secundă. Un hertz este un ciclu complet pe secundă. În timp ce frecvența mai mare poate însemna un sistem mai rapid, o măsurare mai adevărată a vitezei de comunicare este rata de biți.

majoritatea sistemelor de comunicații de date funcționează la milioane de cicluri pe secundă sau megahertzi. În frecvențele înalte, cum ar fi valorile din gama MHz, timpul necesar ciclului este măsurat în fracțiuni minute de secundă.

dacă un ciclu de semnal transportă 1 bit de informații, atunci frecvența sistemului (în hertz) este egală cu viteza sa (în biți pe secundă). Cu toate acestea, nu există niciun motiv pentru care un singur ciclu nu poate transporta mai mult de 1 bit de informații. Prin urmare, este posibilă creșterea vitezei unui sistem fără a schimba frecvența acestuia. Cu prima plasată pe viteză în lumea comunicațiilor de date, nu este surprinzător faptul că au fost dezvoltate mai multe scheme de codificare care realizează exact acest lucru.

scheme de codificare crește viteza

de exemplu, fibra distribuite interfață de date utilizează non-a reveni la zero, schema de codificare digitală inversat. Această schemă reprezintă 1s și 0s în transmisia digitală folosind tensiuni alternante joase și înalte. Orice modificare a tensiunii reprezintă un 1 digital și nicio modificare nu reprezintă un 0 digital.

deoarece fiecare schimbare este recunoscută de receptor ca un pic, nereturn la zero, inversat poate genera 2 biți pe ciclu. În acest caz, rata de biți este de două ori frecvența nominală a semnalului.

pentru a crește rata de biți sau” viteza ” semnalului în exemplul de mai sus, ar trebui să creștem frecvența. Sistemul trimite încă 2 biți pe ciclu, dar o face în cicluri mai scurte.

deși acest lucru poate părea a fi o soluție adecvată în căutarea unor viteze mai mari de comunicare, există o problemă. Creșterea frecvenței de transmisie poate ridica foarte mult emisiile de radiații sau interferențe electromagnetice din sistem, ceea ce încalcă reglementările Comisiei Federale de comunicații. Cablul devine efectiv un transmițător care trimite semnale în aer.

pentru a ilustra un exemplu de frecvență crescută într-o aplicație din viața reală, standardul FDDI permite modele de biți foarte repetitive. După cum am văzut deja, non-revenirea la zero, inversată reprezintă un 1 logic ca o modificare a nivelului de tensiune. Un șir lung de 1s, atunci, ar necesita o schimbare constantă a nivelului de tensiune. Deoarece această schimbare ia forma unei unde sinusoidale care se deplasează de la tensiunea pozitivă la cea negativă și înapoi, rezultă că, pe măsură ce viteza alternării nivelului de tensiune crește, la fel și frecvența semnalului.

într-un alt mod, frecvența semnalului poate varia în orice sistem de transmisie, în funcție de conținutul informațiilor trimise la un moment dat. Vârfurile și pauzele vor apărea acolo unde frecvența tensiunii crește și scade. Persoanele care proiectează scheme de codificare și sisteme de transmisie trebuie să fie preocupate de frecvențele de vârf. Ei trebuie, de asemenea, să fie preocupați de cât de mult din energia utilizată în schemă cade la frecvențe mai mari din cauza problemelor de radiații menționate anterior.

codare pe Mai multe niveluri mai eficiente

scheme de codificare eficiente de lățime de bandă, apoi, sunt concepute pentru a transmite mai multe biți de informații folosind frecvențe mai mici. MLT-3, de exemplu, este o schemă pentru FDDI de 100 megabiți pe secundă peste cupru. Utilizează o abordare prag pe mai multe niveluri; sunt utilizate mai degrabă trei niveluri de schimbare a tensiunii decât cele două niveluri utilizate pentru a nu reveni la zero, inversat.

dacă non-revenirea pe bază de fibre la zero, schema inversată este tradusă în MLT-3, care trece peste cupru cu perechi răsucite neecranate, atunci de fiecare dată când non-revenirea la zero, inversată își schimbă nivelul logic, MLT-3 trebuie să facă același lucru. Cu toate acestea, utilizarea a trei niveluri în loc de două plasează frecvența fundamentală maximă a MLT-3 la jumătate din cea a nereturnării la zero, inversată. O mare parte din domeniul de frecvență utilizat este mai mic de 30 MHz, în limita impusă de FCC pentru transmisia de date UTP. Semnalul FDDI de 100 Mbit/sec rulează la 31,25 MHz peste UTP. Un semnal de 155 Mbit/sec, cum ar fi cel propus pentru modul de transfer asincron, poate rula la mai puțin de 50 MHz.

sunt posibile mai multe scheme de codificare eficiente în lățime de bandă decât MLT-3 și pot transmite 9 sau 10 biți pe ciclu. Această tehnologie este aplicată în modemuri de ultimă generație.

schemele de codificare pe Mai multe niveluri sunt capabile să transmită pachete mai mari de informații-adică mai mulți biți-în modele eficiente la frecvențe mai mici decât permit schemele de codificare cele mai frecvent utilizate. Non-revenirea la zero, codul inversat a fost descris aici deoarece este utilizat în transmisia FDDI și, de asemenea, pentru că oferă un exemplu simplu al modului în care informațiile digitale pot fi traduse într-un semnal pentru transmisie.

majoritatea codurilor familiare utilizate astăzi nu sunt la fel de eficiente ca nereturnarea la zero, inversată, care poate fi utilizată doar pentru anumite aplicații tolerante la sincronizare. Codificare Manchester diferențial, utilizat pentru l0base-T și inel jeton, este doar pe jumătate la fel de eficient ca non-a reveni la zero, inversat. Un ciclu poate reprezenta doar 1 bit de informații, iar rata de biți pare să se potrivească cu frecvența. De exemplu, 10-Mbit/sec l0Base-T rulează la 10 MHz.

creșterea frecvenței pentru a crește numărul de biți transmiși nu răspunde întotdeauna nevoii de viteză mai mare. Frecvențele crescute produc emisii crescute, ceea ce face ca utilizarea lor să fie impracticabilă în lumea reală. Schemele de codificare eficiente în lățime de bandă sunt concepute pentru aplicații din viața reală, cum ar fi 100-Mbit/sec pereche răsucită-suport fizic dependent și 155-Mbit/sec ATM, unde sunt necesare rate de date mai mari, dar sistemele trebuie să funcționeze la niveluri de frecvență utilizabile.

numărul extins de niveluri logice în schemele de codificare eficiente în lățime de bandă le face mai sensibile la zgomot, precum și mai eficiente în frecvență. Cu mai multe niveluri de semnal posibile fiind conduse mai repede de sistem, există mai puțin loc pentru zgomot de semnal errant.

parametrul critic pentru transmiterea corectă a schemelor de codificare eficiente în lățime de bandă prin cablu UTP este raportul atenuare-la-crosstalk. Acest raport este o măsură a diferenței dintre semnalul dorit și interferența și pierderea nedorită. Acesta definește lățimea de bandă utilizabilă a cablului. Trebuie alese cablurile care oferă o crosstalk foarte scăzută pentru a preveni această interferență internă, sursa principală de zgomot în sistemele de transmisie UTP. Cablurile cu crosstalk ridicat strâng lățimea de bandă și reduc capacitatea de transport a informațiilor.

cablurile UTP de înaltă performanță care oferă valori crosstalk îmbunătățite vor putea transporta semnalele de rețea de mare viteză aflate în prezent pe piață sau în curs de dezvoltare. Sistemele de codificare eficiente vor menține frecvențele și emisiile la niveluri tolerabile.

Lisa Bechtold este manager de Inginerie a aplicațiilor la Berk-Tek Inc. New Holland, tată.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.