Цифровые сигналы

Цифровые сигналы (digitalsignals), циркулирующие в компьютере, резко изменяют свою амплитуду. Обычно они являются бинарными (принимают два состояния), поэтому общепринято рассматривать такие сигналы как строку двоичных чисел (битов) или двоичных данных. Цифровые цепи компьютера с легкостью хранят и обрабатывают эти цифровые сигналы, представленные в двоичной форме. В двоичной системе счисления для представления всех чисел используются только ноль и единица. Любое число, записанное в привычной десятеричной системе счисления, можно легко преобразовать в двоичное. Однако при использовании некоторых протоколов следует помнить, что двоичные значения во фрейме данных представляют специфичную для данного протокола информацию.

Одним из преимуществ цифровых сигналов является легкость их регенерации. Если сигнал проходит через воздушную среду, он может подвергнуться воздействию шума или помех, которые исказят форму сигнала. Чтобы очистить сигнал и восстановить его, цифровая схема определяет, присутствует ли цифровой импульс в определенный период времени, и создает новый импульс, в точности повторяющий первоначально переданный. Как результат этого — возможность передачи цифровых сигналов на огромные расстояния за счет их периодического возобновления при полном сохранении передаваемой информации. Такое невозможно при использовании аналоговых сигналов.

В обеспечение защиты передаваемой информации часто возникает необходимость в шифровании и последующей дешифровке полученного сигнала в пункте назначения. Этот процесс упрощается при использовании цифровых сигналов, поскольку все, что необходимо сделать — это переставить биты, применив одну из систем шифрования. Когда данные достигают пункта назначения, его компьютерное устройство может использовать определенный ключ и дешифровать данные. Цифровые сигналы имеют следующие важные особенности:

• скорость передачи данных — это скорость, с которой цифровые сигналы передают данные через беспроводную сеть. Следовательно, значение скорости передачи цифровых сигналов позволяет оценить время, необходимое для их передачи из одной точки в другую, а также определить полосу пропускания (пропускную способность), которую среда должна обеспечивать для эффективной передачи сигналов. Скорость передачи данных определяется общим количеством битов, переданных в течение времени, потребовавшемся для их передачи. Общепринятой единицей измерения скорости передачи является количество битов, переданных за одну секунду (бит/с). В качестве примера рассмотрим сигнал, способный передать 1 000 000 бит за одну секунду. Скорость передачи данных составит 1 000 000/1 = 1 000 000 бит/с (или 1 Мбит/с);

• пропускная способность аналогична скорости передачи данных. Однако при вычислении пропускной способности обычно исключают биты, соответствующие служебным сигналам, добавляемым коммуникационными протоколами. Стандартов на определение пропускной способности не существует, но обычно при ее определении учитывается только реальная информация, передаваемая по сети. Следовательно, пропускная способность — это более точный метод представления истинной производительности и эффективности сети. Это делает показатель пропускной способности важным при сравнении характеристик беспроводных сетей, поскольку он напрямую связан с производительностью. Чем выше пропускная способность, тем выше производительность. Так, скорость передачи данных беспроводных локальных сетей может составлять 11 Мбит/с, но пропускная способность — только 5 Мбит/с. После вычитания служебных сигналов заголовков фреймов, полей контроля ошибок, фреймов подтверждений и времени, затраченного на повторную передачу вследствие ошибок итоговый объем переданной информации существенно уменьшается. Если число пользователей сети возрастает, растет и конкуренция за совместно используемую среду, что еще больше снижает пропускную способность, поскольку компьютерное устройства (если говорить более точно, платы интерфейса сети) должны дольше находиться в режиме ожидания, прежде чем им будет предоставлена возможность передать данные. Такая задержка, являющаяся, наряду со служебными сигналами, одной из разновидностей "накладных расходов" сети, может существенно снизить ее пропускную способность.

Что касается беспроводных сетей, то в качестве оценки их параметров принято использовать скорость передачи данных в битах. В действительности беспроводная сеть преобразует двоичные цифровые сигналы в аналоговые, а потом уже передает их через воздушную среду.