Методическое пособие "Модем. Единицы измерения скорости передачи данных."

Разработал преподаватель ГБПОУ КК СМТТ

Конарев В.А.

2018 год

«Информатика и ИКТ»

Тема: Модем. Единицы измерения скорости передачи данных.

Теоретические сведения к лабораторной работе

Модем - устройство для подключения компьютера к сети Internet, либо для подключения к другому компьютеру по каналам связи. В качестве канала связи может выступать телефонная линия, радиоканал или оптоволоконная линия. В зависимости от этого модемы можно разделить на телефонные, радиомодемы и оптические модемы. В этой лабораторной работе мы рассмотрим телефонные модемы.

Модем (модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом).

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор — осуществляет обратный процесс. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Модемы широко применяются для связи компьютеров (одно из их периферийных устройств), позволяющее одному из них связываться с другим (также оборудованным модемом) через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельнуюсеть (кабельный модем). Также модемы ранее применялись в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).

Единицы измерения скорости передачи данных.

• Bit ( бит, б ) - Разряд двоичного числа. Это минимальная порция информации, которую хранит или обрабатывает компьютер. Один разряд в двоичном числе, принимающий значения 0 или 1, называется битом.

• Byte ( байт, Б ) - Единица данных, равная 8 двоичным цифрам (битам). Одного байта достаточно для кодирования одного символа, например, буквы алфавита (a) или цифры. Емкости накопительных устройств, таких как диски, измеряются в байтах. В байтах измеряется также и объём переданной информации.

• bps ( бит/с ) - bits per second (бит в секунду). Бит/с является единицей измерения скорости передачи данных в системах связи.

• Bps ( байт/с ) - Bytes per second (байт в секунду). Байт/с является единицей измерения объёма переданных данных.

Дальше начинаются производные единицы - килобиты (кб), килоБайты (кБ), Мегабиты (Мб), МегаБайты (МБ) и единицы скорости, полученные их передачей за 1 секунду. Обратите внимание на тонкость в обозначениях между единицами, отличающимися друг от друга в тысячу раз.

Зачем и почему эта путаница? Дело в том, что исторически сложилось так, что информация по каналам связи передается последовательно и передаются, как правило, какие-то очень специфические данные. Например, на заре развития телеграфа для передачи какого-то символа (буквы) применялся код Морзе. Этим кодом передавались точки или тире - короткий или длинный сигнал, а для преобразования этих точек-тире в буквы использовался код Морзе. Даже в нынешних системах передачи данных гораздо проще передавать информацию последовательно. Только теперь обычно передается цифровая импульсная информация в двоичном коде. Этот код очень просто передать потому что надо передавать биты 1 и 0, которым с точки зрения электричества соответствуют положения - есть напряжение (1) - нет напряжения (0). Но поскольку битами очень тяжело передать символ, то и было задумано кодировать символы группами битов по 8 штук, называемой байтом.

Байт равен 8 битам, то есть, при подключении обычным аналоговым модемом на скорости 48 кб/с расчётная скорость скачки файлов должна быть 48000/8 = 6000 или 6 кБ/с. На практике, однако, при работе в Интернете передаётся и служебная информация (около 5%) и поэтому скорость скачки файлов бывает несколько меньше теоретической (без учёта работы алгоритмов сжатия модема ) и поэтому удобнее и реалистичнее оценивать скорость делением на 10 для упрощения счета. Всё что получится выше этого результата будет приятным сюрпризом. Итак, при подключении модема на скорости 48 кб/с практически получим скорость скачивания 4,8 кБ/с.

Скорость подключения измеряется в килобитах в секунду, а количество полученной или переданной информации - в килобайтах в секунду. Причём, теоретическое соотношение между ними - 1:8, а на практике приблизительно - 1:10. Для каналов более скоростных, как например ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) —модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объем входящего трафика значительно превышает объем исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже.) 750/96 это означает что скорость моего подключения - 750 килобит/сек при приёме файлов (т.е. Download, прием информации на мой компьютер) и 96 килобит/сек при передаче (т.е. Upload, передача информации с моего компьютера). Именно на таких скоростях я могу получать и отдавать информацию. В единицах количества это означает, что я могу скачивать файлы на скорости примерно 75 килобайт в секунду и отдавать их со скоростью 9,6 килобайт в секунду. Всё что получается свыше этой скорости, напоминаю, приятный сюрприз. Этот сюрприз можно чуть увеличить, занявшись точной и тонкой настройкой соединения.

Примечание. При установке модема с некомплектными драйверами в строке статуса иногда показывается не фактическая скорость подключения а скорость порта, к которому модем подключён. Поэтому, если у вас всё время показывается одна и та же и максимальная скорость подключения, то скорее всего это показание ничего не говорит о фактической скорости.

От чего зависит скорость? Вспоминая школьный курс физики можно сказать - от пути и времени. Путь, в случае когда мы говорим о компьютерах, называется трасса (trace). И я проиллюстрирую его картинкой (извините за корявость, но мы с Paint-ом старались как могли)

Собственно, это общая схема для домашних компьютеров, безотносительно к типу (Dial-Up, ADSL или Cable). Итак, в голубой рамке изображено то, что находится дома. А именно - сам компьютер c подключенным модемом, который через розетку подключён к телефонной линии. Далее через линию идет подключение к телефонной станции, которая подключает меня к провайдеру доступа в Интернет. Выделенное рамкой всё, что в доме нарисовано подробно потому, что именно эта часть пути наиболее влияет на скорость. И именно здесь меры принимаемые для ускорения показывают наибольшие результаты.

Взгляните на тоненькую серую линию от розетки до телефонной станции. Это самый проблематичный участок с точки зрения провайдеров и связистов. Они даже называют его по имени - Last Mile (Последняя Миля - с их стороны, с моей-то она первая). В зависимости от продвинутости оборудования связистов, здесь могут быть использованы разные типы линий - модемная Dial-Up Коммутируемый удалённый доступ (англ. dial-up) — сервис, позволяющий компьютеру, используя модем и телефонную сеть общего пользования, подключаться к другому компьютеру (серверу доступа) для инициализации сеанса передачи данных ), ADSL или выделенка типа Frame Relay. (англ. «ретрансляция кадров», FR) — протокол канального уровня сетевой модели OSI. Служба коммутации пакетов Frame Relay в настоящее время широко распространена во всём мире. Максимальная скорость, допускаемая протоколом FR — 34,368 мегабит/сек (каналы E3). Коммутация: точка-точка.

Основное отличие между ними - максимальная скорость подключения и, соответственно, его стоимость. Это может быть также и кабельный модем (Cable ), если вы подключены через кабель телевидения. В любом случае, параметры линии - это максимально достижимые для меня скорости. Итак, мы добрались до телефонной станции и вышли на провайдера. Вся задача этого участка - передача сигналов по обычно широкому каналу связи. Это отражено на рисунке более толстой линией, надо ведь обслужить и каналы ваших соседей.

Теперь мы добрались до провайдера и здесь уже интереснее. Здесь производится ряд операций и в частности:

• DHCP сервер (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных (и не очень) сетей TCP/IP) выдаёт мне мой персональный IP адрес который я буду носить до следующего коннекта.

• DNS сервер (англ. Domain Name System — система доменных имён) — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене) преобразовывает мои запросы типа www.rambler.ru в IP-адрес 81.19.66.109 ( компьютерам гораздо удобнее общаться цифрами.)

• Proxy сервер кэширует (запоминает) проходящие данные от вас и всех подключенных для того, чтобы выдать вам данные из кэша если вы, например, тоже захотите посетить rambler вскоре после меня, а не бежать за ними снова.

И, наконец, провайдер подключает к Интернету.

Оценка скорости

Для приблизительной оценки скорости можно воспользоваться встроенными в ОС, или внешними и даже онлайн инструментами. Например, в Internet Explorer скорость показывается при сохранении какого-либо файла на жесткий диск. Если вы заинтересовались файлом, выложенным для скачки на одном из сайтов и, вызвав правой кнопкой контекстное меню, выбрали опцию "Сохранить как...", то начнётся загрузка этого файла на диск и вы увидите показания скорости загрузки. По этим показаниям можно оценить скорость, но значение это несколько мало информативно, потому что эти показания зависят множества факторов, на которые повлиять у вас нет почти никакой возможности. Например, каждый узел всемирной паутины имеет свою пропускную способность и когда вы скачиваете файл, вы волей-неволей подпадаете под их ограничения. Поэтому оценка скорости скачивания одного и того же файла из файлохранилища провайдера и с сервера, например, расположенного на Тайване будет, разумеется, разной.

Онлайн-тестеры

Это сайты, на которых размещены программы показывающие вашу скорость относительно какого-либо сайта. Здесь следует отметить, что показания этих тестеров дают иногда весьма существенную погрешность. Даже при двух последовательно проведённых тестах вы можете получить результаты, отличающиеся на 20-30 % и это не должно ввести в заблуждение. Для повышения точности тестов необходимо выключить все программы, потребляющие траффик и все ресурсы канала предоставить в распоряжение тестера. А также выбрать тестер, наиболее географически близко расположенный к вам. Полезно провести ряд замеров в разное время суток, учитывая, что не вы один теститесь и сервер может быть при одной из проверок загружен более обычного.

Задание для практической работы

За 30 секунд модем передал по компьютерной сети 90000 бит информации, затем скорость передачи информации поменялась и за следующие 30 секунд было передано 180000 бит информации, а после этого за 1 минуту модем передал 120000 бит информации. Создайте электронную таблицу, приведенную на рисунке и рассчитайте:

1. Скорости передачи информации в каждый промежуток времени (используя таблицу, представьте ответ в килобитах/секунду)

1. Рассчитайте среднюю и максимальную скорость передачи информации модемом за 2 минуты, округлив до сотых.

2. Посчитайте суммарную емкость переданной информации за 2 минуты.

3. Оформите таблицу по образцу

4. Отобразите изменение скорости передачи информации в виде графика.