Применение теоретических результатов в сетях передачи данных

Теоремы Найквиста и Шеннона имеют большое значение для разработчиков сетей. Работы Найквиста послужили стимулом для разработки сложных способов кодирования битов в виде сигнала, то есть теорема Найквиста побудила инженеров к поиску лучших способов кодирования битов в виде сигналов, поскольку считалось, что некая остроумная схема кодирования позволит передавать больше битов за единицу времени.

В определённом смысле теорема Шеннона более фундаментальна, поскольку устанавливает абсолютное ограничение, возникающее из-за законов физики. Например, в линии передачи значительная часть шума возникает под действием законов термодинамики и, таким образом, теорема Шеннона доказывает, что никакое остроумное кодирование не способно преодолеть законы физики, налагающие фундаментальные ограничения на число битов, которые могут быть переданы за одну секунду в реальной системе связи.

Теорема Шеннона позволяет определить, с какой скоростью могут передаваться данные в линии речевой телефонной связи. Система речевой телефонной связи характеризуется соотношением .

Вообще, ,

(100%) (предел телеф. связи)

Инженеры признают, что это абсолютный предел. Более высокая скорость передачи может быть достигнута только путём изменения соотношения сигнал/шум:

(110%)

Позволяют ли модемы, применяемые для коммутируемой связи, достичь более высокой пропускной способности, чем следует из теоремы Шеннона? Один из возможных способов состоит в сжатии – данные упаковываются перед передачей и распаковываются после приёма.

Теорема Шеннона позволяет понять следующее: хотя сжатие и уменьшает число битов, необходимых для представления данных, скорость, с которой могут передаваться данные, всё равно ограничена.

Выводы.

Асинхронная связь позволяет передавать данные в любое время и устанавливать паузу между передачами на неопределённый период времени.

Стандарт RS-232, который был первоначально разработан для определения способов взаимодействия между компьютером и модемом, стал наиболее широко применяемым стандартом асинхронной передачи символов на короткие расстояния.

Поскольку любая физическая система, применяемая для передачи данных, имеет ограничения по скорости, с которой она может изменять своё состояние, то физические системы не могут передавать биты с бесконечной скоростью. Скорость, с которой оборудование может изменять состояние, называется пропускной способностью оборудования. Пропускная способность может быть измерена.

Теорема Найквиста определяет соотношение между пропускной способностью оборудования и теоретической максимальной скоростью, с которой могут передаваться данные.

Теорема Шеннона определяет предел скорости, с которой могут передаваться данные при наличии шума.

11.10.02

Дата добавления: 2014-01-06