Velocidad de datos

Velocidad de datos

La velocidad de datos puede referirse a:
La tasa de bits , o tasa de transferencia de datos
Datos de velocidad de señalización

Datos de velocidad de señalización

En telecomunicaciones , los datos de velocidad de señalización (DSR), también conocida como tasa bruta de bits , es la tasa global en el que los datos pasan por un punto en la transmisión de ruta de una base de datos de red de transporte .

Notas:

El DSR se suele expresar en bits por segundo .

Los datos de señalización de velocidad está dada por  donde m es el número de canales paralelos, n i es el número de condiciones importantes de la modulación en el i-ésimo canal , y T i es el intervalo unitario , expresado en segundos, para el canal i-ésimo.

Para la transmisión en serie en un solo canal, el DSR se reduce a (1 / T) log 2 n, con una condición de modulación dos, es decir, n = 2, el DSR es 1 / T, de acuerdo con la ley de Hartley .

Para la transmisión en paralelo con intervalos de unidad igual y el mismo número de condiciones significativas en cada canal, el DSR es (M / T) log 2 n, en el caso de una de dos condiciones de la modulación , esto se reduce a M / T.

El DSR puede ser expresada en baudios, en cuyo caso, el factor de 2 log n i en la fórmula de la suma anterior debe ser eliminado en el cálculo de baudios.

En síncrono binario de señalización , el DSR en bits por segundo puede ser numéricamente igual a la velocidad de modulación se expresa en baudios. Señal de procesadores, como por ejemplo de cuatro fases modems, no se puede cambiar el DSR, pero la tasa de modulación depende de la línea de esquema de modulación, de acuerdo con la nota 4. Por ejemplo, en 2400 un poco / s de 4 fases el envío de módem , la tasa de señalización es de 2400 bits / s en la serie del lado de la entrada, pero la tasa de modulación es sólo 1200 baudios en la fase de salida del lado-4.

Transmisión de datos Tasa de Terminología

Velocidad de datos Abreviación Baja Alto

Extremadamente baja velocidad de datos ELDR 300 bits / s 3 kbit / s

Muy baja velocidad de datos VLDR 3 kbit / s 30 kbit / s

Baja velocidad de datos LDR 30 kbit / s 300 kbit / s

Medio velocidad de datos MDR 300 kbit / s 3 Mbit / s

Alta velocidad de datos Informe sobre Desarrollo Humano 3 Mbit / s 30 Mbit / s

Muy alta velocidad de datos VHDR 30 Mbit / s 300 Mbit / s

Ultra alta velocidad de datos UHDR 300 Mbit / s 3 Gbit / s

Super alta velocidad de datos SHDR 3 Gbit / s 30 Gbit / s

Extremadamente alta velocidad de datos EHDR 30 Gbit / s 300 Gbit / s

Sobre la base de propuesta de davisnetworks.com. 1 Mbit / s se define como 1000000 bits por segunda señal velocidad de datos (OSI Capa 1).

Velocidad de símbolo

Se ha sugerido que este artículo o sección sea fusionado con baudios . ( Discutir )

En las comunicaciones digitales , velocidad de símbolo (también conocida como la modulación o velocidad de transmisión) es el número de cambios de símbolos (cambios de forma de onda o eventos de señalización) realizados en el medio de transmisión por segundo utilizando un digitalmente modulada de la señal o una línea de código . La tasa de símbolo se mide en baudios (Bd) o símbolos por segundo. En el caso de un código de línea, la velocidad de símbolo es la frecuencia del pulso en pulsos por segundo. Cada símbolo puede representar o transmitir uno o varios bits de datos. La tasa de símbolos se relaciona con, pero no debe confundirse con la tasa de bits bruta expresada en bits por segundo.

Símbolos

Un símbolo es una forma de onda, una importante condición o estado de la comunicación del canal que persiste por un período fijo de tiempo. Un dispositivo de envío de los lugares símbolos de la canal a la velocidad de símbolo fijo y conocido, y el dispositivo receptor tiene la función de detección de la secuencia de símbolos con el fin de reconstruir los datos transmitidos. Puede haber una correspondencia directa entre un símbolo y una pequeña unidad de datos (por ejemplo, cada símbolo puede codificar uno o varios dígitos binarios o "bits") o los datos pueden ser representados por las transiciones entre los símbolos o incluso por una secuencia de muchos símbolos.

El tiempo de duración del símbolo, también conocido como unidad de intervalo , se puede medir directamente el tiempo entre transiciones mirando en un diagrama de ojo de un osciloscopio . La duración del símbolo de tiempo T s se puede calcular como:

donde f s es la velocidad de símbolo.

Un ejemplo sencillo: Una velocidad de transmisión de 1 kBd = 1,000 Bd es sinónimo de un tipo de símbolo de 1000 símbolos por segundo. En el caso de un módem, lo que corresponde a 1.000 toneladas por segundo, y en caso de un código de línea, lo que corresponde a 1000 pulsos por segundo. El tiempo de duración del símbolo es de 1 / 1, 000 segundo = 1 milisegundo.

Relación con el bitrate bruto

La velocidad de transmisión término ha sido utilizado a veces incorrectamente en el sentido de la velocidad de bits, ya que estas tasas son las mismas en la vieja módems , así como en el digital los enlaces de comunicación más sencilla con un solo bits por símbolo, de modo que binario "0" es representado por un símbolo , y el binario "1" por otro símbolo. En los módems más avanzados y las técnicas de transmisión de datos, un símbolo puede tener más de dos estados, por lo que puede representar más de un dígito binario (un dígito binario siempre representa exactamente dos estados). Por esta razón, el valor de velocidad de transmisión será a menudo inferior a la tasa de bits bruto.

Ejemplo de uso y mal uso de la "velocidad de transmisión": Es correcto escribir "la velocidad de mi puerto COM 9600" si nos referimos a que la tasa de bits es 9600 bits / s, ya que es un bit por cada símbolo en este caso . No es correcto escribir "la velocidad de transmisión de Ethernet es de 100 Mbit / s" o "la velocidad de mi módem es de 56.000" si nos referimos a la velocidad de bits. Véase más abajo para obtener más información sobre estas técnicas. La diferencia entre baudios (o la tasa de señalización) y la velocidad de datos (o velocidad de bits) es como un hombre con una sola bandera de semáforos que se puede mover el brazo a una nueva posición una vez por segundo, por lo que su tasa de señalización (de transmisión) es un símbolo por segundo. La bandera puede ser celebrada en una de las ocho posiciones distintas: hacia arriba, 45 ° a la izquierda, 90 ° a la izquierda, 135 ° izquierda, hacia abajo (que es el estado de reposo, donde se está enviando ninguna señal), 135 ° a la derecha, 90 ° derecho, y 45 ° a la derecha. Cada señal (símbolo) lleva tres bits de información. Se necesitan tres binarios dígitos para codificar los ocho estados. La velocidad de datos es de tres bits por segundo. En la Marina, más de un patrón de bandera y el brazo se puede utilizar a la vez, por lo que la combinación de estos producen muchos símbolos, cada uno de los bits de transporte varias, una velocidad de datos superior.

Si N bits se transmiten por símbolo, y la tasa bruta de bits es de R, que incluye la codificación de arriba del canal, la velocidad de símbolo se puede calcular como:

En este caso M = 2 N diferentes símbolos se utilizan. En un módem, estos pueden ser los tonos de onda sinusoidal con una combinación única de amplitud, fase y / o frecuencia. Por ejemplo, en una 64QAM módem, M = 64. En una línea de código, estos pueden ser diferentes niveles de tensión M.

Al tomar la información por impulso de N en bits / pulso a la base-2- logaritmo del número de M mensajes distintos que podrían ser enviados, Hartley [1] construyó una medida de la tasa de bits de I bruto:

donde f s es la velocidad de transmisión de símbolos por segundo o pulsos por segundo. (Ver la ley de Hartley ).

Módems para la transmisión de banda de paso

Modulación se utiliza en banda de paso los canales filtrados tales como líneas telefónicas, canales de radio y otros multiplexado por división de frecuencia (FDM) canales.

En un método de modulación digital proporcionado por un módem , cada símbolo es normalmente una señal de onda senoidal con cierta frecuencia, amplitud y fase. La velocidad de transmisión es el número de tonos transmitidos por segundo.

Un símbolo puede llevar uno o varios bits de información. En los módems de banda vocal de la red telefónica, es común que un símbolo para transportar hasta 7 bits.

Transporte más de un bit por cada símbolo o poco por impulso tiene sus ventajas. Se reduce el tiempo requerido para enviar una cantidad determinada de datos a través de un ancho de banda limitado. Una alta eficiencia espectral en un (bit / s) / Hz se puede lograr, es decir, una alta tasa de bits en bits / s, aunque el ancho de banda en hertz puede ser baja.

La velocidad de transmisión máxima para una banda de paso para los métodos de modulación común como QAM , PSK y OFDM es aproximadamente igual al ancho de banda de paso de banda.

Módem en banda vocal ejemplos:

Un V.22bis módem transmite 2.400 bits / s con 1200 Bd (1200 símbolos / s), donde cada modulación de amplitud en cuadratura símbolo lleva dos bits de información . El módem puede generar M = 2 2 = 4 símbolos diferentes. Se requiere un ancho de banda de 1200 Hz (igual a la velocidad de transmisión). La frecuencia de la portadora (la frecuencia central del espectro generado) es de 1800 Hz, lo que significa que el corte inferior de la frecuencia es de 1800 -1200 / 2 = 1200 Hz, y la frecuencia de corte superior es de 1800 + 1200 / 2 = 2400 Hz.

Un módem V.34 puede transmitir símbolos a una velocidad de 3420 Bd, y cada símbolo puede transportar hasta diez bits, lo que resulta en una tasa de bits bruto de 3.420 * 10 = 34.200 bits / s. Sin embargo, el módem se dice que opera a una velocidad neta de 33.800 bits / s, no incluye los gastos de la capa física.

Línea de códigos para la transmisión de banda base

En caso de una banda del canal como una línea telegráfica, un cable serie o un área local de cable trenzado par de redes, los datos se transfieren por medio de códigos de línea, es decir, los pulsos en vez de los tonos de onda sinusoidal. En este caso la velocidad es sinónimo de la frecuencia del pulso en pulsos por segundo.

La velocidad de transmisión máxima o la frecuencia del pulso de la banda base del canal que se llama la tasa de Nyquist , y es la mitad del ancho de banda (la mitad de la frecuencia de corte).

La forma más sencilla enlaces digitales de comunicación (como cables individuales en una placa base o del puerto serie RS-232 / puerto COM) suelen tener una velocidad de símbolo igual a la tasa de bits bruto.

enlaces de comunicación comunes como de 10 Mbit / s Ethernet ( 10Base-T ), USB y FireWire suelen tener una velocidad de símbolo ligeramente superior a la tasa de bits de datos, debido a la sobrecarga de los símbolos no son de datos extra que se usa para sincronizar el código de auto- y detección de errores .

JM Emile Baudot (1845-1903) elaboró un código de nivel cinco (cinco bits por carácter) de telégrafos que se ha normalizado a nivel internacional y que comúnmente se llama el código Baudot .

Más de dos niveles de tensión se utilizan en las técnicas avanzadas tales como FDDI y 100/1000 Mbit / s Ethernet LAN, y otros, para alcanzar altas velocidades de datos.

1000 Mbit / s Ethernet LAN cables utilizan cuatro pares de hilos en full duplex (250 Mbit / s por par en ambas direcciones simultáneamente), y el número de bits por símbolo para codificar sus cargas útiles de datos.

La televisión digital y el ejemplo de OFDM

En la televisión digital de transmisión de calcular la velocidad de símbolo es:

velocidad de símbolo en símbolos por segundo = (tasa de datos en bits por segundo * 204) / (188 * bits por símbolo)

El 204 es el número de bytes en un paquete que incluye los 16 final Reed-Solomon de comprobación de errores y corrección de bytes. El 188 es el número de bytes de datos (187 bytes) más el paquete principal de sincronización de bytes (0x47).

Los bits por símbolo (el poder de la modulación de 2) * (Forward Error Correction). Así, por ejemplo en la modulación QAM-64 64 = 2 6 para los bits por símbolo es 6. El Forward Error Correction (FEC) se suele expresar como una fracción, es decir, 1.2, 4.3, etc En el caso de 3 / 4 FEC, por cada 3 bits de datos, usted está enviando 4 bits, una de los cuales es para la corrección de errores.

Ejemplo:

tasa de bits dada = 18096263

= Tipo de modulación 64-QAM

FEC = 3 / 4

a continuación,

En digitales de televisión digital terrestre ( DVB-T , DVB-H y técnicas similares) OFDM se utiliza la modulación, del multi-portador de la modulación, es decir. La tasa de símbolos anteriores, entonces se debe dividir por el número de subportadoras OFDM con vistas a alcanzar la velocidad de símbolo OFDM. Ver la tabla del sistema de comparación de OFDM para más detalles numéricos.

Relación con la tasa de chip

Algunos enlaces de comunicación (tales como GPS transmisiones, CDMA teléfonos celulares, y otros de espectro ensanchado enlaces) tienen una tasa de símbolo mucho mayor que la tasa de datos (que transmiten muchos símbolos llamados chips por bit de datos. Representando un poco a una secuencia de chips de muchos símbolos supera la interferencia co-canal de los transmisores que comparten el mismo canal de frecuencia, incluyendo interferencia de radio , y es común en la radio militar y teléfonos celulares . A pesar de que el uso de más ancho de banda para transportar la misma velocidad de bits da de baja eficiencia espectral del canal en (bits / s) / Hz, que permite que muchos usuarios simultáneos, lo que resulta en alta eficiencia espectral del sistema en (bits / s) / Hz por unidad de superficie.

En estos sistemas, la velocidad de símbolo de la alta tasa de frecuencia de la señal de transmisión física se llama velocidad de chip , que también es el pulso del equivalente de base de banda de la señal. Sin embargo, en los sistemas de espectro ensanchado, el símbolo término también se puede utilizar en una capa superior y se refieren a un pedacito de la información, o un bloque de bits de información que se modulan mediante la modulación QAM ejemplo convencional, antes de la propagación de código CDMA se aplica. Utilizando esta última definición, la velocidad de símbolo es igual o inferior a la tasa de bits.

Relación con el error de velocidad de bits

La desventaja de transmitir muchos bits por símbolo es que el receptor tiene que distinguir varios niveles de señales o símbolos de los demás, que puede ser difícil y causar errores de bit en el caso de una línea telefónica pobre que sufre de baja relación señal / ruido. En ese caso, un adaptador de módem o red de forma automática puede elegir un esquema de modulación más lenta y más fuerte o el código de la línea, con menos bits por símbolo, en el fin de reducir la tasa de error.

Un diseño conjunto de símbolos óptimo tiene en cuenta el ancho de banda del canal, tarifa de la información deseada, las características del ruido del canal y el receptor, y el receptor y la complejidad del decodificador.

Modulación

Muchos de transmisión de datos sistemas funcionan por la modulación de una señal portadora . Por ejemplo, en turnos de claves de frecuencia (FSK) , la frecuencia de un tono varía entre un pequeño conjunto fijo de valores posibles. En un sincrónica sistema de transmisión de datos, el tono sólo se puede cambiar de una frecuencia a otra y así en intervalos regulares definidos. La presencia de una frecuencia particular, durante uno de estos intervalos constituye un símbolo. (El concepto de los símbolos no se aplica a los sistemas de transmisión de datos asincrónica.) En un sistema de modulación, la velocidad de modulación término puede emplearse como sinónimo de velocidad de símbolo.

Binaria de modulación

Si la señal portadora tiene sólo dos estados, entonces sólo un poco de datos (es decir, un 0 o 1) se puede transmitir en cada símbolo. La tasa de bits en este caso es igual a la velocidad de símbolo. Por ejemplo, un sistema FSK binario permitiría a la compañía a tener una de las dos frecuencias, una en representación de un 0 y el otro un 1. Un esquema más práctico es binaria de cambio de fase diferencial de claves , en los que la compañía se mantiene en la misma frecuencia, pero puede estar en uno de dos fases. Durante cada símbolo, la fase o sigue siendo la misma codificación, un 0, o saltos de 180 °, la codificación de un 1. Una vez más, sólo un poco de datos (es decir, un 0 o 1) se transmite por cada símbolo. Este es un ejemplo de datos que se codifican en las transiciones entre los símbolos (el cambio de fase), en lugar de los símbolos propios (la fase actual). (La razón de esto en la manipulación de cambio de fase es que no es práctico para conocer la fase de la referencia del transmisor.)

-Aria de modulación N, N superior a 2

Al aumentar el número de estados que la señal portadora puede tomar, el número de bits codificados en cada símbolo puede ser mayor que uno. La velocidad de bits puede ser mayor que la velocidad de símbolo. Por ejemplo, un sistema diferencial de cambio de fase manipulación podría permitir cuatro saltos posibles en la fase entre los símbolos. A continuación, dos bits puede ser codificada en cada intervalo de símbolo, logrando una velocidad de datos del doble de la velocidad de símbolo. En un esquema más complejo como el 16-QAM , cuatro bits de datos se transmiten en cada símbolo, dando como resultado una velocidad de cuatro veces la velocidad de símbolo.

Velocidad de datos frente a la tasa de error

Modulación de una portadora aumenta el rango de frecuencias o ancho de banda , que ocupa. Los canales de transmisión son generalmente limitados en el ancho de banda que puede llevar. El ancho de banda depende del símbolo (modulación) tasa (no directamente sobre la tasa de bits ). A medida que la tasa de bits es el producto de la velocidad de símbolo y el número de bits codificados en cada símbolo, es claramente ventajoso para aumentar este último si el primero es fijo. Sin embargo, para cada bit adicional codificada en un símbolo, la constelación de símbolos (el número de estados de la compañía) se duplica en tamaño. Esto hace que los estados menos distintas entre sí que a su vez hace que sea más difícil para el receptor para detectar correctamente el símbolo de la presencia de perturbaciones en el canal.

La historia de los módems es el intento de aumentar la tasa de poco más de un ancho de banda fijo (y por lo tanto un porcentaje máximo símbolo fijo), lo que lleva a pedazos cada vez mayor por símbolo. Por ejemplo, el V.29 especifica 4 bits por símbolo, a una velocidad de símbolo de 2.400 baudios, dando una tasa de bits efectiva de 9.600 bits por segundo.

La historia del espectro de la extensión va en la dirección opuesta, llevando a cada vez menos los bits de datos por símbolo con el fin de difundir el ancho de banda. En el caso del GPS, tenemos una tarifa de datos de 50 bits / s y una velocidad de símbolo de 1.023 Mchips / s. Si cada chip es considerado un símbolo, cada símbolo contiene mucho menos de un bit (50 bits / s / 1023 ksymbols / s = ~ = 0,000 05 bits por símbolo).

La colección completa de los posibles símbolos M sobre un canal particular, se llama M-aria de la modulación régimen. La mayoría de los esquemas de modulación transmitir un número entero de bits por símbolo b, que requieren la colección completa que contiene M = 2 ^ diferentes símbolos b. La mayoría de los esquemas de modulación popular puede ser descrita por cada punto de muestra en un diagrama de la constelación , aunque algunos esquemas de modulación (por ejemplo, MFSK , DTMF , posición de la modulación de impulsos , de espectro ensanchado con modulación) requieren una descripción diferente.

Significativa condición

En telecomunicaciones , en la modulación de una portadora , una condición importante es uno de los valores de la señal de parámetro elegido para representar la información . 

Una condición importante podría ser una o la corriente eléctrica (tensión de alimentación de nivel), un nivel de potencia óptica, una fase de valor, o un particular, la frecuencia o longitud de onda . La duración de una condición importante es el tiempo de intervalo entre los sucesivos instantes significativos. Un cambio de una condición importante a otro se denomina transición de señal . La información puede transmitirse durante el intervalo de tiempo dado, o codificada como la presencia o ausencia de un cambio en la señal recibida. 

condiciones importantes se reconocen mediante un dispositivo apropiado llamado receptor, demodulador o decodificador. El decodificador traduce la señal real recibida en su intención valor lógico , como un dígito binario (0 o 1), un carácter alfabético, una marca, o un espacio. Cada instante significativo se determina cuando el dispositivo apropiado asume una condición o estado utilizable para realizar una función específica, como la grabación, procesamiento, o que bloquean .