Пропускна спроможність лінії

Пропускна спроможність (throughput) характеризує максимально можливу швидкість передачі даних по ЛЗ і вимірюється у бітах за секунду (біт/с), а також у похідних одиницях (наприклад, Мбіт/с, Гбіт/с). Пропускна спроможність ЛЗ залежить не тільки від її характеристик, таких як амплітудно-частотна характеристика, й від спектра сигналів, що передаються. Якщо значимі гармоніки сигналу (тобто ті гармоніки, амплітуди яких вносять основний вклад у результуючий сигнал) попадають у смугу пропускання лінії, то такий сигнал буде добре передаватися даною ЛЗ і приймач зможе правильно розпізнати інформацію, відправлену по лінії передавачем. В протилежному випадку сигнал буде значно спотворюватися, приймач буде помилятись при розпізнаванні інформації, а інформація не зможе передаватись із заданою пропускною спроможністю [1].

Вибір способу представлення дискретної інформації у вигляді сигналів, що подаються на ЛЗ, називаєтьсяфізичним або лінійним кодуванням. Від вибраного способу кодування залежить спектр сигналів та пропускна спроможність ЛЗ. Наприклад, скручена пари третьої категорії може передавати дані з пропускною здатністю 10 Мбіт/с при способі кодування стандарту фізичного рівня l0Base-T і 33 Мбіт/с при способі кодування стандарту 100Base-T4 [1].

Більшість способів кодування використовують зміну будь-якого параметра періодичного сигналу - частоти, амплітуди та фази синусоїди або знак потенціалу послідовності імпульсів. Періодичний сигнал, параметри якого змінюються, називають несучим сигналом чи несучою частотою, якщо в якості такого сигналу використовується синусоїда.

Якщо сигнал змінюється так, що можна розрізнити тільки два його стани, то будь-яка його зміна буде відповідати найменшій одиниці інформації - біту. Якщо сигнал може мати більш ніж два стани, які можна розрізнити - то будь-яка його зміна буде нести більше ніж біт інформації.

Кількість змін інформаційного параметра несучого періодичного сигналу за секунду виміряється у бодах(baud). Період часу між сусідніми змінами інформаційного сигналу називається тактом роботи передавача.

Пропускна спроможність лінії у бітах за секунду в загальному випадку не збігається з числом бод. Вона може бути як більшою, так і меншою ніж число бод, і це співвідношення залежить від способу кодування. Якщо сигнал має більше двох станів, то пропускна здатність у бітах у секунду буде вище, ніж число бод. Наприклад, якщо інформаційними параметрами є фаза та амплітуда синусоїди і розрізняються чотири стани фази (0, 90,180 і 270 градусів) і два значення амплітуди сигналу, то інформаційний сигнал може мати вісім станів. В цьому випадку модем, що працює зі швидкістю 2400 бод (з тактовою частотою 2400 Гц) передає інформацію зі швидкістю 7200 біт/с, оскільки при одній зміні сигналу передається три біти інформації [1].

При використанні сигналів із двома станами може спостерігатися зворотна картина. Це пояснюється тим, що для надійного розпізнавання інформації приймачем, кожен біт у послідовності кодується за допомогою декількох змін інформаційного параметра несучого сигналу. Наприклад, при кодуванні одиничного значення біта імпульсом позитивної полярності, а нульового значення біта - імпульсом негативної полярності фізичний сигнал двічі змінює свій стан при передачі кожного біта. При такому кодуванні пропускна спроможність ЛЗ в два рази нижче, ніж число бод, передане по ній.

На пропускну здатність лінії впливає не лише фізичне, а й логічне кодування. Логічне кодуванняздійснюється до виконання фізичного кодування і полягає у заміні біт вихідної інформації новою послідовністю біт, яке несе ту ж інформацію, але володіє, крім цього, додатковими властивостями, наприклад можливістю для прийомної сторони виявляти помилки у прийнятих даних. Як приклад логічного кодування можна навести шифрування даних для забезпечення конфіденційність. При логічному кодуванні найчастіше початкова послідовність біт заміняється більш довгою послідовністю, тому пропускна спроможність каналу стосовно корисної інформації при цьому зменшується.