ilyachalov (ilyachalov) wrote,
ilyachalov
ilyachalov

Categories:

Какова длина бита

Вопрос из книги Таненбаума про компьютерные сети к главе 1 «Введение», цитата:

22. Какой длины (в метрах) был один бит, в соответствии со стандартом 802.3? Для вычислений примите скорость работы равной 10 Мбит/с, а скорость распространения сигнала равной 2/3 скорости света в вакууме.

Англоязычный оригинал:

22. How long was a bit in the original 802.3 standard in meters? Use a transmission speed of 10 Mbps and assume the propagation speed in coax is 2/3 the speed of light in vacuum.

Мой вариант перевода (красным пометил исправления):

22. Какой длины (в метрах) был один бит, в соответствии с первоначальным стандартом 802.3? Для вычислений примите скорость передачи информации равной 10 Мбит/с, а скорость распространения сигнала в коаксиальном кабеле равной 2/3 скорости света в вакууме.


Первый раз встречаю понятие «длина бита». Как-то привык, что бит — это цифра в двоичном числе, которая может принимать значения 1 или 0. Понятно, что у цифры не может быть длины, это абстрактное понятие, а не физический объект.

Однако, когда речь идет про передачу информации в компьютерных сетях, на физическом уровне каждый бит информации представляется сигналом. Передача бита за битом по компьютерной сети образует битовый поток. В нашем случае физическая среда передачи является коаксиальным кабелем, а, следовательно, речь идет о сигнале электрическом.

Можно сравнить битовый поток в компьютерной сети с потоком воды в водопроводе (так называемая «гидравлическая аналогия»). Количество передаваемой информации измеряется в битах, а количество передаваемой воды измеряется в литрах. У литра самого по себе нет длины, так как это всего лишь единица измерения объема. Но если жидкость объемом 1 литр поместить в некий сосуд объемом 1 литр, то можно считать длиной литра длину этого сосуда. Если передавать воду по водопроводу, то тоже можно говорить о длине литра — это будет длина отрезка водопровода, которую занимает 1 литр воды.

Так и длина бита — это длина отрезка кабеля, которую занимает электрический сигнал, представляющий бит.

В нашей водопроводной аналогии скорость передачи информации — это скорость передачи воды. Скорость передачи воды по водопроводу можно измерить, подсчитав количество литров воды, прошедших через вертикальное сечение трубы водопровода за единицу времени, то есть за секунду. Тут нужно различать скорость передачи воды по водопроводу и скорость движения воды в водопроводе. Скорость передачи воды по водопроводу измеряется в литрах в секунду, а скорость движения воды в водопроводе — в метрах в секунду. Это два совершенно разных понятия, так же как и скорость передачи информации по каналу сети и скорость распространения сигнала в канале.

Скорость передачи информации по каналу еще называют пропускной способностью канала. Она характеризует «толщину» или «ширину» канала (это потому, что в водопроводной аналогии чем шире (толще) водопровод, тем больше через него может пройти литров воды за единицу времени).

Решение задачи. Пропускная способность 10 Мбит/с означает, что через вертикальное сечение нашего горизонтально расположенного канала передачи за 1 секунду проходит 10 Мбит информации. Очевидно, что разделив 1 секунду на 10 * 106 бит, мы получим отрезок времени, за который через вертикальное сечение нашего канала проходит 1 бит:

1 / (10 * 106) = 0,1 * 10-6 = 0,1 мкс

А какой горизонтальный отрезок канала передачи за это время проходит электрический сигнал (длина бита)? Это легко вычислить, умножив полученное выше время на скорость распространения сигнала в канале (в нашем случае — в коаксиальном кабеле). Скорость распространения сигнала из условий задачи: 2/3 скорости света в вакууме, что равно 200 000 км/с или 2 * 108 м/с:

0,1 * 10-6 с * 2 * 108 м/с = 0,1 * 200 = 20 м

Это и есть ответ. При увеличении пропускной способности («толщины») канала длина бита будет уменьшаться. Например, при пропускной способности 100 Мбит/с длина бита будет равна уже 2 м, а при 1 Мбит/с длина бита будет равна 200 м (так же, как и длина литра в водопроводной аналогии).

Причем здесь стандарт 802.3? Во-первых, наверное, более правильно было бы написать «IEEE 802.3» с указанием организации, принявшей этот стандарт — IEEE (по-русски «Институт инженеров электротехники и электроники»). Во-вторых, это не один стандарт, а целая группа стандартов, касающаяся семейства технологий пакетной передачи данных «Ethernet».

В задании речь идет про первоначальный (по-английски «original») стандарт IEEE 802.3, который был принят в 1983 году и сейчас уже устарел. Он описывал так называемый «толстый Ethernet», который обозначался как «10BASE5». В этом обозначении число 10 обозначает максимальную скорость передачи данных в 10 Мбит/с. А «толстым» он назывался потому, что в качестве физической среды передачи использовался толстый коаксиальный кабель желтого цвета диаметром 10 мм (в 1985 году был принят ставший более популярным стандарт IEEE 802.3a, который описывал так называемый «тонкий Ethernet», который обозначался как «10BASE2», в нем использовался более тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм).
Tags: Образование
Subscribe

  • Сценарий фильма, который никогда не снимут

    Залпом прочитал набросок сценария художественного фильма, который в 2015-2016 годах написал в своем ЖЖ Григорий Циденков в десяти постах: 1.…

  • Непрощенный, 1992, кино

    Фильм очень понравился. Первый раз смотрел в 90-х, почти ничего не запомнил. Недавно пересмотрел дважды. После «долларовой трилогии» запустил на…

  • Вероятности в сериале «Менталист»

    В первой серии второго сезона сериала «Менталист» (серия называется «Искупление») сотрудники КБР обыскивают помещение, в котором полиция нашла убитую…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments