Велика пропускна спроможність. Як розрахувати пропускну здатність труби Як розрахувати пропускну здатність газової труби

У сучасних IP-мережах з появою безлічі нових мережевих додатків оцінити потрібну пропускну здатність стає все важче: як правило, необхідно знати, які програми планується застосовувати, які протоколи передачі даних вони використовують і яким чином здійснюватимуть обмін даними

Ілля Назаров
Системний інженер компанії "ІНТЕЛКОМ лайн"

Після оцінки необхідної пропускної спроможності на кожному з ділянок IP-мережі необхідно визначитися з вибором технологій мережевого та канального рівнів OSI. Відповідно до обраних технологій визначаються найбільш підходящі моделі мережного обладнання. Це питання також непросте, оскільки пропускна спроможність безпосередньо залежить від продуктивності обладнання, а продуктивність у свою чергу – від програмно-апаратної архітектури. Розглянемо докладніше критерії та методи оцінки пропускної спроможності каналів та обладнання в IP-мережах.

Критерії оцінки пропускної спроможності

З часу виникнення теорії телетрафіку розробили безліч методів розрахунку пропускних здібностей каналів. Однак на відміну від методів розрахунку, що застосовуються до мереж з комутацією каналів, розрахунок необхідної пропускної спроможності в пакетних мережах досить складний і навряд чи дозволить отримати точні результати. Насамперед це пов'язано з великою кількістю факторів (особливо властивих сучасним мультисервісним мережам), які досить складно передбачити. В IP-мережах загальна інфраструктура, як правило, використовується безліччю програм, кожна з яких може використовувати власну, відмінну від інших модель трафіку. Причому в рамках одного сеансу трафік, що передається у прямому напрямку, може відрізнятись від трафіку, що проходить у зворотному напрямку. До того ж розрахунки ускладнюються тим, що швидкість трафіку між окремими вузлами мережі може змінюватися. Тому в більшості випадків при побудові мереж оцінка пропускної спроможності фактично зумовлена загальними рекомендаціямивиробників, статистичними дослідженнями та досвідом інших організацій.

Щоб більш-менш точно визначити, яка пропускна здатність потрібна для проектованої мережі, необхідно в першу чергу знати, які програми будуть використовуватися. Далі для кожної програми слід проаналізувати, яким чином відбуватиметься передача даних протягом вибраних проміжків часу, які протоколи для цього застосовуються.

Для простого прикладу розглянемо програми невеликі корпоративної мережі.

Приклад розрахунку пропускної спроможності

Припустимо, в мережі розташовано 300 робочих комп'ютерів і стільки ж IP-телефонів. Планується використовувати такі послуги: електронна пошта, IP-телефонія, відеоспостереження (рис. 1). Для відеоспостереження використовуються 20 камер, з яких відеопотоки передаються на сервер. Спробуємо оцінити, яка максимальна пропускна спроможність знадобиться для всіх сервісів на каналах між комутаторами ядра мережі та на стиках із кожним із серверів.

Слід відразу зазначити, що всі розрахунки потрібно проводити для часу найбільшої мережевої активності користувачів (теоретично телетрафіку - ЧПН, години найбільшого навантаження), оскільки зазвичай в такі періоди працездатність мережі найбільш важлива і затримки, що виникають, і відмови в роботі додатків, пов'язані з нестачею пропускної спроможності , неприйнятні. В організаціях най велике навантаженняна мережу може виникати, наприклад, в кінці звітного періоду або в сезонний наплив клієнтів, коли відбувається більша кількістьтелефонних дзвінків і надсилається більшість поштових повідомлень.

Електронна пошта
Повертаючись до нашого прикладу, розглянемо сервіс електронної пошти. У ньому використовуються протоколи, що працюють поверх TCP, тобто швидкість передачі постійно коригується, прагнучи зайняти всю доступну пропускну спроможність. Таким чином, відштовхуватимемося від максимального значення затримки відправлення повідомлення – припустимо, 1 секунди буде достатньо, щоб користувачеві було комфортно. Далі потрібно оцінити середній обсяг повідомлення. Припустимо, що в піках активності поштові повідомленнячасто міститимуть різні вкладення (копії рахунків, звіти тощо), тому для нашого прикладу середній розмір повідомлення візьмемо 500 кбайт. І нарешті, останній параметр, який нам необхідно вибрати – максимальна кількість співробітників, які одночасно надсилають повідомлення. Припустимо, під час авралів половина співробітників одночасно натиснуть кнопку "Надіслати" в поштовому клієнту. Тоді необхідна максимальна пропускна спроможність для трафіку електронної пошти становитиме (500 кбайт х 150 хостів)/1 с = 75 000 кбайт/с або 600 Мбіт/с. Звідси можна зробити висновок, що для з'єднання поштового сервераЗ мережею необхідно використовувати канал Gigabit Ethernet. У ядрі мережі це значення буде одним із доданків, що становлять загальну необхідну пропускну здатність.

Телефонія та відеоспостереження
Інші програми – телефонія та відеоспостереження – у своїй структурі передачі потоків схожі: обидва види трафіку передаються з використанням протоколу UDP і мають більш менш фіксовану швидкість передачі. Головні відмінності в тому, що у телефонії потоки є двонаправленими і обмежені часом виклику, відеоспостереження потоки передаються в одному напрямку і, як правило, є безперервними.

Щоб оцінити необхідну пропускну здатність для трафіку телефонії, припустимо, що в піки активності кількість одночасних з'єднань, що проходять через шлюз, може досягати 100. При використанні кодека G.711 мережах Ethernetшвидкість одного потоку з урахуванням заголовків та службових пакетів становить приблизно 100 кбіт/с. Таким чином, у періоди найбільшої активності користувачів потрібна пропускна здатність в ядрі мережі становитиме 10 Мбіт/с.

Трафік відеоспостереження розраховується досить просто та точно. Допустимо, у нашому випадку відеокамери передають потоки по 4 Мбіт/с кожна. Необхідна пропускна здатність дорівнюватиме сумі швидкостей всіх відеопотоків: 4 Мбіт/с х 20 камер = 80 Мбіт/с.

В результаті залишилося скласти отримані пікові значення для кожного з мережевих сервісів: 600 + 10 + 80 = 690 Мбіт / с. Це і буде потрібна пропускна здатність у ядрі мережі. При проектуванні слід також передбачити і можливість масштабування, щоб канали зв'язку могли якомога довше обслуговувати трафік мережі, що розростається. У нашому прикладі буде достатньо використання Gigabit Ethernet, щоб задовольнити вимоги сервісів і одночасно мати можливість безперешкодно розвивати мережу, підключаючи більшу кількість вузлів.

Звичайно ж, наведений приклад далеко не еталонний – кожен випадок потрібно розглядати окремо. Насправді топологія мережі може бути набагато складнішим (рис. 2), і оцінку пропускної спроможності необхідно проводити для кожної з ділянок мережі.

Потрібно враховувати, що VoIP-трафік (IP-телефонія) поширюється не лише від телефонів до сервера, а й між телефонами безпосередньо. Крім того, в різних відділах організації мережна активність може різнитися: служба техпідтримки здійснює більше телефонних викликів, відділ проектів активніше користується іншими електронною поштою, інженерний відділ більше за інших споживає інтернет-трафік і т.д. Через війну деякі ділянки мережі можуть вимагати більшої пропускну здатність проти іншими.

Корисна та повна пропускна здатність

У нашому прикладі при розрахунку швидкості потоку IP-телефонії ми враховували кодек, що використовується, і розміри заголовка пакета. Це важлива деталь, яку потрібно мати на увазі. Залежно від способу кодування (використовується кодека), обсягу даних, що передаються в кожному пакеті, і застосовуваних протоколів канального рівня формується повна пропускна здатність потоку. Саме повна пропускна спроможність повинна враховуватися в оцінці необхідної пропускної спроможності мережі. Це найбільш актуально для IP-телефонії та інших програм, що використовують передачу низькошвидкісних потоків в реальному часі, в яких розмір заголовків пакета становить істотну частину від розміру пакета. Для наочності порівняємо два потоки VoIP (див. таблицю). Ці потоки використовують однакове стиснення, але різні розміри корисного навантаження (власне, цифровий аудіопотік) та різні протоколи канального рівня.

Швидкість передачі у чистому вигляді, не враховуючи заголовків мережевих протоколів (у разі – цифрового аудіопотока), є корисна пропускна спроможність. Як видно з таблиці, при однаковій корисній пропускній здатності потоків їхня повна пропускна здатність може сильно відрізнятися. Таким чином, при розрахунку необхідної пропускної спроможності мережі для телефонних викликів у пікові навантаження, особливо у операторів зв'язку, вибір каналів і параметрів потоків відіграє значну роль.

Вибір обладнання

Вибір протоколів канального рівня зазвичай не становить проблеми (сьогодні частіше стоїть питання, яка пропускна здатність має бути у каналу Ethernet), але вибір відповідного обладнання навіть у досвідченого інженера може викликати труднощі.

Розвиток мережевих технологійодночасно з зростаючими потребами додатків у пропускній спроможності мереж змушує виробників мережного обладнання розробляти нові програмно-апаратні архітектури. Часто у окремо взятого виробника зустрічаються здавалося б схожі моделі устаткування, але призначені на вирішення різних мережевих завдань. Взяти, наприклад, комутатори Ethernet: більшість виробників поруч із стандартними комутаторами, використовуваними на підприємствах, є комутатори для побудови мереж зберігання даних, в організацію операторських сервісів тощо. Моделі однієї цінової категорії розрізняються своєю архітектурою, "заточеною" під певні завдання.

Крім загальної продуктивності, вибір обладнання також повинен бути обумовлений технологіями, що підтримуються. Залежно від типу обладнання певний набір функцій та види трафіку можуть оброблятись на апаратному рівні, не використовуючи ресурси центрального процесора та пам'яті. При цьому трафік інших програм буде оброблятися на програмному рівні, що сильно знижує загальну продуктивність і, як наслідок, максимальну пропускну здатність. Наприклад, багаторівневі комутатори завдяки складній апаратній архітектурі здатні здійснювати передачу IP-пакетів без зниження продуктивності при максимальному завантаженні всіх портів. При цьому якщо ми захочемо використовувати складнішу інкапсуляцію (GRE, MPLS), то такі комутатори (принаймні недорогі моделі) навряд чи підійдуть, оскільки їх архітектура не підтримує відповідні протоколи, і в кращому випадку така інкапсуляція відбуватиметься за рахунок центрального процесора малу продуктивність. Тому для вирішення подібних завдань можна розглядати, наприклад, маршрутизатори, у яких архітектура заснована на високопродуктивному центральному процесорі і більшою мірою залежить від програмної, ніж апаратної реалізації. В цьому випадку на шкоду максимальної пропускної спроможності ми отримуємо величезний набір протоколів і технологій, що підтримуються, які не підтримуються комутаторами тієї ж цінової категорії.

Загальна продуктивність обладнання

У документації до свого обладнання виробники часто вказують два значення максимальної пропускної спроможності: одне виявляється у пакетах за секунду, інше – у бітах за секунду. Це пов'язано з тим, що більшість продуктивності мережного обладнання витрачається, як правило, на обробку заголовків пакетів. Грубо кажучи, обладнання має прийняти пакет, знайти для нього відповідний шлях комутації, сформувати новий заголовок (якщо потрібно) та передати далі. Очевидно, що в цьому випадку відіграє роль не обсяг даних, що передаються в одиницю часу, а кількість пакетів.

Якщо порівняти два потоки, що передаються з однаковою швидкістю, але з різним розміромпакетів, то на передачу потоку з меншим розміромпакетів потрібно більше продуктивності. Даний факт слід враховувати, якщо в мережі передбачається використовувати, наприклад, велика кількість потоків IP-телефонії – максимальна пропускна здатність у бітах за секунду тут буде набагато меншою, ніж заявлена.

Зрозуміло, що при змішаному трафіку та ще й з урахуванням додаткових сервісів(NAT, VPN), як це буває у переважній більшості випадків, дуже складно розрахувати навантаження на ресурси обладнання. Часто виробники обладнання або їх партнери проводять навантажувальне тестування різних моделей за різних умов та результати публікують в Інтернеті у вигляді порівняльних таблиць. Ознайомлення з цими результатами дуже спрощує завдання вибору відповідної моделі.

Підводне каміння модульного обладнання

Якщо обране мережеве обладнання є модульним, то, крім гнучкої конфігурації та масштабованості, обіцяної виробником, можна отримати і безліч "підводних каменів".

При виборі модулів слід ознайомитися з їх описом або проконсультуватися у виробника. Недостатньо керуватися лише типом інтерфейсів та їх кількістю – потрібно також ознайомитись і з архітектурою самого модуля. Для схожих модулів нерідка ситуація, коли при передачі трафіку одні здатні обробляти пакети автономно, інші просто пересилають пакети центральному процесорному модулю для подальшої обробки (відповідно для однакових зовні модулів ціна на них може різнитися в кілька разів). У першому випадку загальна продуктивність обладнання і, як наслідок, його максимальна пропускна здатність виявляються вищими, ніж у другому, оскільки частина своєї роботи центральний процесорперекладає процесори модулів.

Крім цього, модульне обладнання часто має блоковану архітектуру (коли максимальна пропускна здатність нижче сумарної швидкості всіх портів). Це пов'язано з обмеженою пропускною здатністю внутрішньої шини, якою модулі здійснюють обмін трафіком між собою. Наприклад, якщо модульний комутатор має внутрішню шину з пропускною здатністю 20 Гбіт/с, то для лінійної плати з 48 портами Gigabit Ethernet при повному завантаженні можна використовувати тільки 20 портів. Подібні деталі потрібно також мати на увазі та при виборі обладнання уважно читати документацію.

При проектуванні IP-мереж пропускна спроможність є ключовим параметром, від якого залежатиме архітектура мережі загалом. Для більш точної оцінки пропускної спроможності можна керуватися такими рекомендаціями:

1. Вивчайте програми, які планується використовувати в мережі, використовувані ними технології та обсяги трафіку, що передається. Використовуйте поради розробників та досвід колег, щоб врахувати всі нюанси роботи цих додатків при побудові мереж.
2. Детально вивчайте мережеві протоколи та технології, які використовуються цими програмами.
3. Уважно читайте документацію під час вибору обладнання. Щоб мати певний запас готових рішень, ознайомтеся з лінійками продуктів різних виробників.

В результаті при правильному виборітехнологій та обладнання можна бути впевненим, що мережа повною мірою задовольнить вимогам усіх додатків і, будучи досить гнучкою та масштабованою, прослужить довгий час.

Пропускна спроможність- відбиває обсяг даних, переданих мережею чи його частиною одиницю времени. Розрізняють середню, миттєву та максимальну пропускну здатність.

Середня пропускна здатність обчислюється шляхом розподілу загального обсягу переданих даних тимчасово їх передачі, причому вибирається досить тривалий інтервал часу - годину, день чи тиждень.

Миттєва пропускна здатність відрізняється від середньої пропускної здатності тим, що для усереднення вибирається дуже невеликий інтервал часу - скажімо, 10 мс або 1 с.

Максимальна пропускна здатність – це найбільша миттєва пропускна здатність, зафіксована протягом періоду відстеження.

Головне завдання, на вирішення якої будується будь-яка мережа - швидка передача інформації між комп'ютерами. Отже, критерії, пов'язані з пропускною спроможністю мережі чи частини мережі, добре відбивають якість виконання мережею її функції.

Існує безліч варіантів визначення критеріїв цього виду, так само, як і у разі критеріїв класу "час реакції". Ці варіанти можуть відрізнятися друг від друга: обраної одиницею виміру числа переданої інформації, характером даних - лише користувальницькі або ж користувальницькі разом із службовими, числом точок виміру переданого трафіку, шляхом усереднення підсумків на мережу разом. Розберемо різні методипобудови критерію пропускної спроможності детально.

Критерії, що відрізняються одиницею вимірювання інформації, що передається. Як одиниця виміру інформації, що передається зазвичай застосовуються пакети (або кадри, далі ці терміни будуть застосовуватися як синоніми) або біти. Отже, пропускна здатність вимірюється в пакетах на секунду або в бітах на секунду.

Так як обчислювальні мережіпрацюють за тезою комутації пакетів (або кадрів), то вимір числа переданої інформації в пакетах має сенс, тим більше що пропускна здатність комунікаційного обладнання, що працює на канальному рівні і вище, також частіше кожного вимірюється в пакетах на секунду. Втім, через змінний розмір пакета (це властиво всім протоколів крім АТМ, має фіксований розмір пакета 53 байта), вимір пропускної спроможності пакетах на секунду пов'язані з деякою невизначеністю - пакети якого протоколу і якого розміру мають на увазі? Найчастіше мають на увазі пакети протоколу Ethernet, як найпоширенішого, що мають найменший для протоколу розмір 64 байта. Пакети мінімальної довжини обрані в якості еталонних через те, що вони створюють для комунікаційного обладнання найбільш вагомий режим роботи - обчислювальні операції, що проводяться з будь-яким пакетом, що прийшов, в слабкій мірі залежать від його розміру, тому на одиницю переносної інформації обробка пакета мінімальної довжини вимагає виконання значно багато операцій, ніж для пакета максимальної довжини.

Вимірювання пропускної спроможності в бітах за секунду (для локальних мережбільше характерні швидкості, що вимірюються в мільйонах біт в секунду - Мб/c) дає більш точну оцінку швидкості інформації, що передається, ніж при застосуванні пакетів.

Критерії, що відрізняються обліком службової інформації. У будь-якому протоколі є заголовок, що переносить службову інформацію, і поле даних, в якому переноситься інформація, що вважається для цього користувальницького протоколу. Скажімо, у кадрі протоколу Ethernet найменшого розміру 46 байт (з 64) є поле даних, а 18, що залишилися, є службовою інформацією. При вимірі пропускної спроможності в пакетах за секунду відокремити користувальницьку інформаціювід службової немислимо, а при побітовому вимірі – можливо.

Якщо пропускна спроможність вимірюється без поділу інформації на користувальницьку і службову, то цьому разі неможливо ставити завдання вибору протоколу чи стека протоколів для цієї мережі. Це пояснюється тим, що навіть якщо при заміні одного протоколу на інший ми отримаємо високу пропускну здатність мережі, то це не означає, що для фінальних користувачів мережа буде працювати швидше - якщо частка службової інформації, що доводиться на одиницю даних користувача, у цих протоколів різна, то дозволяється як оптимального віддати перевагу більш уповільнений варіант мережі.

Якщо тип протоколу не змінюється при налаштуванні мережі, то можна застосовувати і критерії, що не виділяють дані користувача з загального потоку.

При тестуванні пропускної спроможності мережі на прикладному рівні простіше вимірювати саме пропускну здатність за даними користувача. Для цього достатньо виміряти час передачі файлу певного розміру між сервером і клієнтом і розділити розмір файлу на отриманий час. Для виміру загальної пропускної спроможності необхідні спеціальні інструменти виміру - аналізатори протоколів або SNMP або RMON агенти, вбудовані в Операційні системи, мережеві адаптеричи комунікаційне устаткування.

Критерії, що відрізняються числом та розташуванням точок вимірювання. Пропускну здатність, ймовірно, вимірювати між будь-якими двома вузлами або точками мережі, скажімо, між клієнтським комп'ютером 1 і сервером 3 з прикладу, наведеного на рис. 2.2. При цьому одержувані значення пропускної здатності будуть змінюватися при одних і тих самих умовах роботи мережі залежно від того, між якими двома точками вимірюються. Тому що в мережі одночасно працює величезна кількість комп'ютерів і серверів, то повні дані про пропускну здатність мережі дає комплект пропускних здібностей, виміряних для різних поєднань взаємодіючих комп'ютерів - так звана матриця трафіку вузлів мережі. Існують спеціальні засоби вимірювання, які фіксують матрицю трафіку для всього вузла мережі.

У зв'язку з тим, що в мережах дані на шляху до вузла призначення зазвичай проходять через кілька транзитних проміжних етапів обробки, то критерієм результативності може розглядатися пропускна здатність окремого проміжного елемента мережі - окремого каналу, сегмента або комунікаційного пристрою.

Знання всієї пропускної спроможності між двома вузлами не може дати повної інформаціїпро допустимі шляхи її зростання, тому що з загальної цифри неможливо усвідомити, який із проміжних етапів обробки пакетів найбільше гальмує роботу мережі. Отже, дані про пропускну спроможність окремих елементів мережі можуть бути придатні для ухвалення рішення про методи її оптимізації.

У прикладі, що розглядається, пакети на шляху від клієнтського комп'ютера 1 до сервера 3 проходять через наступні проміжні елементи мережі:

Сегмент АR Комутатор R сегмент ВR Маршрутизатор R сегмент СR Повторювач R сегмент D.

Кожен з цих елементів має певну пропускну здатність, отже, загальна пропускна спроможність мережі між комп'ютером 1 і сервером 3 дорівнюватиме мінімальній з пропускних здібностей елементів маршруту, а затримка передачі одного пакета (один з варіантів визначення часу реакції) дорівнюватиме сумі затримок, що вносяться всяким елементом. Для зростання пропускної спроможності складового шляху потрібно в першу чергу звернути увагу на найповільніші елементи - даному випадкутаким елементом скоріше буде маршрутизатор.

Необхідно визначити загальну пропускну здатність мережі як середню кількість інформації, переданої між усіма вузлами мережі за одиницю часу. Загальна пропускна здатність мережі може вимірюватися як у пакетах на секунду, так і в бітах на секунду. При розподілі мережі на секції або підмережі загальна пропускна спроможність мережі дорівнює сумі пропускних можливостей підмереж плюс пропускна спроможність міжсегментних або міжмережевих зв'язків.

Затримка передачі визначається як затримка між моментом надходження пакета на вхід якогось мережевого пристрою або частини мережі та моментом появи його на виході цього пристрою.

Пропускна спроможність

Пропускна спроможність- метрична характеристика, що показує співвідношення граничної кількості одиниць (інформації, предметів, обсягу) в одиницю часу через канал, систему, вузол.

Використовується у різних сферах:

• у зв'язку та інформатиці П. С. - гранично досяжна кількість інформації, що проходить;
• у транспорті П. С. – кількість одиниць транспорту;
• в машинобудуванні - обсяг повітря, що проходить (олії, мастила).

Може вимірюватися в різних, іноді суто спеціалізованих одиницях - штуки, біт/сек, тонни, кубічні метри і т.д.

В інформатиці визначення пропускної спроможності зазвичай застосовується до каналу зв'язку та визначається максимальною кількістю переданої чи отриманої інформації за одиницю часу.
Пропускна здатність - один із найважливіших з погляду користувачів факторів. Вона оцінюється кількістю даних, які мережа межі може передати за одиницю часу від одного приєднаного до неї пристрою до іншого.

Пропускна здатність каналу

Найбільша можлива у цьому каналі швидкість передачі називається його пропускної спроможністю. Пропускна здатність каналу є швидкість передачі інформації при використанні найкращих (оптимальних) для даного каналу джерела, кодера і декодера, тому вона характеризує тільки канал.

Пропускна здатність дискретного (цифрового) каналу без перешкод

C = log(m) біт/символ

де m - основа коду сигналу, який використовується в каналі. Швидкість передачі в дискретному каналі без шумів (ідеальному каналі) дорівнює його пропускної спроможності, коли символи в каналі незалежні, проте m символів алфавіту равновероятны (використовуються однаково часто).

Пропускна спроможність нейронної мережі

Пропускна здатність нейронної мережі - середнє арифметичне між обсягами оброблюваної та створюваної інформації нейронною мережею за одиницю часу.

Див. також

• Список пропускних здібностей інтерфейсів передачі даних

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Пропускна здатність" в інших словниках:

Пропускна спроможність- Витрата води через водозливну арматуру при незатопленій вирві випуску. Джерело: ГОСТ 23289 94: Арматура санітарно-технічна водозливна. Технічні умови оригінал док. Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Загальна кількість нафтопродуктів, які можуть бути перекачані трубопроводом (через термінал) в одиницю часу. Місткість зберігання резервуару (резервуарного парку) загальна кількість нафтопродуктів, які можуть бути поміщені на зберігання в … Фінансовий словник

пропускна спроможність- Вагова витрата робочого середовища через клапан. [ГОСТ Р 12.2.085 2002] пропускна здатність КV Витрата рідини (м3/год), з щільністю, що дорівнює 1000 кг/м3, що пропускається регулюючим органом при перепаді тиску на ньому в 1 кгс/см2 Примітка. Поточне… Довідник технічного перекладача

Максимальна кількістьінформації, яка може бути оброблена в одиницю часу, що вимірюється в біт/с. Психологічний словник

Продуктивність, потужність, віддача, ємність Словник російських синонімів. Словник синонімів

Пропускна спроможність- - див. Механізм обслуговування … Економіко-математичний словник

пропускна спроможність- Категорія. Ергономічна характеристика. Специфіка. Максимальна кількість інформації, яка може бути оброблена в одиницю часу, що вимірюється в біт/с. Психологічний словник І.М. Кондаків. 2000 … Велика психологічна енциклопедія

пропускна спроможність- Максимальна кількість транспортних засобів, яка може проїхати на цій ділянці дороги за конкретний час… Словник з географії

ПРОПУСКНА СПРОМОЖНІСТЬ- (1) дороги найбільша кількість одиниць наземного транспорту (млн. пар поїздів), яку дана дорога може пропустити за одиницю часу (годину, добу); (2) П. с. каналу зв'язку максимальна швидкість безпомилкової передачі (див.) даному каналу… … Велика політехнічна енциклопедія

ПРОПУСКНА СПРОМОЖНІСТЬ - найвища швидкістьпередачі даних апаратури, з якою інформація надходить в запам'ятовуючий пристрій без втрат при збереженні швидкості вибірки та аналогового цифрового перетворення. для приладів з архітектурою на паралельній шині... Словник понять та термінів, сформульованих у нормативних документах російського законодавства

Необхідний мінімум інформатики.

Як відомо, мережі передачі даних призначені передачі інформації. Інформація – особлива сутність та вимірюється вона специфічними одиницями.

Так як мережа передачі даних призначена передачі інформації насамперед між комп'ютерами, тому й методи її вимірювання орієнтовані насамперед на комп'ютер.

В інформатиці існує поняття біт – це мінімальний обсяг інформації і може мати два стани: так – ні, істина – брехня, одиниця – нуль тощо.

Комп'ютер зазвичай працює не з окремими бітами, а з їхніми групами. Група, що містить 8 біт, називається байт. 8 біт = 1 байт.

Тому обсяг інформації зазвичай вимірюється у кількостях біт чи байт.

Щоб уникнути плутанини при скороченні найменувань, зазвичай у більшості браузерів та додатків завантажувачів – маленькою російською літерою “б” або маленькою латинською “b” – позначається “біт”, а великими літерами “Б” або “B” – “байт”.

Популярні помилки під час аналізу швидкості

Дуже поширеною помилкою при вимірюванні швидкості є неправильна інтерпретація даних, отриманих з програми завантажувача, і ви, бачачи значення 450 KBs, робите висновок, що швидкість в 10 разів менша за заявлену тарифом в 4096 kbs. Адже в першому випадку швидкість вимірюється в байтах і якщо помножити її на 8 отримаємо 3600 кбіт/с (з урахуванням похибки вимірювань та службового трафіку це цілком прийнятний результат).

Ще однією поширеною помилкою при вимірюванні швидкості підключення є те, що Ви дивитеся у правий нижній кут монітора на значок у вигляді двох моніторів, та читаєте напис – Швидкість підключення 100 Мб. Потім згадуєте про те, що у Вас тарифний план, наприклад 512 Кбіт/с, а оскільки 512 більше, ніж 100, робиться висновок про те, що Вас обманюють, і Ви починаєте дзвонити до служби технічної підтримки.

Давайте розберемося, про що йдеться! Цей значок та напис – «Швидкість підключення 100 Мб» повідомляють Вам:

1) Модем підключений до комп'ютера та між ними є фізичний зв'язок;

2) Модем і комп'ютер обмінюються між собою інформацією зі швидкістю 100 мегабіт на секунду (100 Мб/c).

3) У разі підключення FTTB роль модему виконує будинковий комутатор.

На даний момент швидкість доступу до мережі Інтернет навіть на високошвидкісному тарифному плані нижче, ніж швидкість обміну інформацією між модемом і ПК. Таким чином, це значення не має жодного відношення до швидкості підключення до Інтернету.

Пропускна спроможність

Отже, називатимемо швидкістю передачі інформації кількість інформації, виражену в бітах або байтах, передана в одиницю часу. Швидкістю передачі може вимірюватися в бітах в секунду – б/с, Кілобітах в секунду – Кб/с чи Мегабітах в секунду – Мб/с. Або в байтах за секунду – Б/с, Кілобайтах за секунду – КБ/с тощо, відповідно.

Інше, дуже схоже поняття, яке часто плутають із швидкістю передачі – пропускна здатність каналу. Вимірюється вона в тих же одиниця, що і швидкість, але якщо швидкість передачі інформації показує - як швидко передається інформація від джерела до одержувача безвідносно до того, як і за якими каналами ця інформація передається, то пропускна здатність каналу показує - як багато інформації можна передати по конкретному каналу передачі в одиницю часу. Тобто. пропускна здатність – це максимально можлива швидкість передачі для конкретного каналу.

У мережах передачі даних по одному каналу може одночасно передаватися інформація від багатьох джерел до багатьох одержувачів і, залежно від цілого ряду факторів, швидкість передачі інформації для кожної конкретної пари джерело-одержувач може бути різною, а ось пропускна здатність для кожного каналу величина, як правило, стала.

Сума всіх швидкостей передачі інформації по конкретному каналу не може бути більшою за пропускну здатність цього каналу!

Жоден провайдер не може гарантувати клієнту заздалегідь задану ШВИДКІСТЬ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ від/до будь-якого джерела інформації з мережі. Провайдер може гарантувати клієнту тільки ПРОПУСКНУ ЗДАТНІСТЬ КАНАЛУ.

Хоча в договорах та прайсах більшості провайдерів зазначено, що клієнту надається така швидкість доступу до мережі, але насправді, це не швидкість, а пропускна здатність каналу.

А якого каналу? Від клієнта в Красноярську до сервера у місті Урюпінську або до сайту www.windows.com?

Ні! Провайдер може гарантувати пропускну спроможність лише тих каналів, що йому належать. Як правило, це канал від клієнта до провайдерського каналу доступу в глобальний Інтернет, від клієнта до центрального вузла провайдера, на якому знаходяться його внутрішні. інформаційні ресурси, або від однієї точки підключення клієнта до іншої. Також, певною мірою, провайдер відповідає за пропускну здатність його магістральних каналів до інших провайдерів мережі.

Від чого залежить швидкість передачі.

Припустимо, що Ви, як клієнт, виміряли швидкість передачі від себе (в Ростові-на-Дону) до сервера, скажімо в Новосибірську. Навіщо “закачали” з сервера файл великого розміру і засікли час його “перекачування”. Потім поділили обсяг файлу на якийсь час і отримали швидкість.

Тільки ось напевно Ви отримаєте швидкість меншу, ніж Ваша заявлена ​​"швидкість доступу" (тобто – пропускна спроможність). І Ваш провайдер у цьому може бути абсолютно не винний.

Спробую пояснити чому.

Основних причин, за великим рахунком, може бути три:

1) Перевантаженість якогось каналу зв'язку між Вами та Новосибірським сервером. А каналів там може бути багато: від Вас до Вашого провайдера, від провайдера до його UpLink'а ("вищого" провайдера), від UpLink'а Вашого провайдера до UpLink'а провайдера, до якого підключений цей Новосибірський сервер (причому в цьому На місці може бути досить довгий ланцюжок каналів, що належать різним провайдерам, у тому числі навіть зарубіжним), а також між сервером і провайдером до якого він підключений. Мало того, пропускна здатність кожного з цих каналів може бути різна, а "сумарна" пропускна здатність всього каналу буде не більше ніж пропускна здатність самого "повільного" з усіх "підканалів".

2) Велика завантаженість самого сервера (він просто повільно "віддавав" вам інформацію), або обмеження швидкості "віддачі" даних, встановлені власником сервера.

3) Низька продуктивністьВашого мережного обладнання або велике завантаження Вашого комп'ютера іншими завданнями, коли Ви проводили вимірювання.

Крім того, Ви в цьому випадку виміряли чисту швидкість передачі інформації, без будь-яких накладних витрат. А їх теж багато: службова інформація в заголовку кожного IP-пакета, команди з'єднання та установки процесу передачі інформації, повторні посилки втрачених пакетів і т.д. У середньому ці накладні витрати становлять близько 5-15%.

Причому, чим більша замовлена ​​Вами у провайдера швидкість доступу, тим більше вона може розходитися з виміряною таким чином швидкістю передачі інформації. Бо для того, щоб просто згенерувати інформаційний потікзі швидкістю понад 5 – 50 Мб/с, потрібні серйозні обчислювальні потужності. Зі звичайного персонального комп'ютераз бюджетною мережевою карткою такі виміри матимуть точність "плюс-мінус великий лапоть"

Як правильно виміряти швидкість?

Чомусь багато клієнтів вважають, що кожен провайдер "спить і бачить" як би клієнта обдурити, як би дати йому "швидкість доступу" менше, ніж він замовив.

Це не так. Будь-який серйозний провайдер намагається забезпечити гарантовану пропускну спроможність максимально точно і не тільки тому, що будь-який клієнт може її досить точно виміряти та виставити провайдеру претензію.

Як виміряти пропускну здатність каналу зв'язку з провайдером?

Зараз серед клієнтів модно міряти "швидкість доступу" за допомогою різних сайтів типу speedtest.net. Однак за допомогою цих сайтів можна виміряти тільки швидкість передачі даних від Вас до цього сайту, а не пропускну здатність Вашого каналу.

Як я вже писав вище це, по-перше, "дві великі різниці", по-друге, точність такого виміру "залишає бажати кращого" (з причин, викладених у попередньому розділі), по-третє, показати вони можуть тільки так би мовити "нижню" кордон” пропускної спроможності, тобто. що пропускна здатність "не менше" тієї, яку ви наміряли.

Найбільш надійний спосібВимірювання істинної пропускної спроможності Вашого каналу полягає в наступному.

Насамперед Вам необхідно мати якусь програму, яка вміє підраховувати обсяг переданої/одержуваної інформації прямо на інтерфейсі Вашого комп'ютера – типу TMeter, DUMeter тощо.

Після запуску такої програми Вам потрібно будь-яким способом "завантажити" максимально можливо свій канал, наприклад, запустити "закачування" одночасно кількох досить великих файлів з різних FTP-серверів (причому чим більше – тим краще). Або ще один із способів - запустити популярний сьогодні додаток - Torrent, набравши як можна більше завантаженьв нього, і оцінити загальну швидкість завантаження. Ось тоді Ви зможете точно визначити саме пропускну здатність свого каналу до провайдера, тому що більше, ніж Вам дозволив провайдер, до Вашого комп'ютера інформації просто не пролізе.

Трохи про ADSL

Бувають і випадки коли провайдер не може надати пропускну здатність каналу між Вами та його мережею, відповідно до обраного Вами тарифним планом. Це найчастіше відбувається у випадках ADSL підключень. Якщо ви вивчали роботу DSL технологій доступу, то Вам має бути відомо, що пропускна здатність цього каналу багато в чому залежить від довжини абонентської лінії, товщини жили, якості укладання кабелю та його віку. Так от у деяких випадках у провайдера відсутня технічна можливість надати Вам через ADSL підключеннямаксимальну смугу допустиму за цієї технології в 25 мбс. Тому для більшості ліній нормою є значення 6-8 мбс.

Пропускна здатність – важливий параметр для будь-яких труб, каналів та інших спадкоємців римського акведука. Однак, далеко не завжди на упаковці труби (або на самому виробі) вказано пропускну здатність. Крім того, від схеми трубопроводу також залежить, скільки рідини пропускає труба через переріз. Як правильно розрахувати пропускну спроможність трубопроводів?

Методи розрахунку пропускної спроможності трубопроводів

Існує кілька методик розрахунку даного параметра, кожна з яких є придатною для окремого випадку. Деякі позначення, важливі щодо пропускної здатності труби:

Зовнішній діаметр - фізичний розмір перерізу труби від краю зовнішньої стінки до іншого. При розрахунках позначається як Дн чи Dн. Цей параметр вказують у маркуванні.

Діаметр умовного проходу – приблизно значення діаметра внутрішнього перерізу труби, округлене до цілого числа. При розрахунках позначається як Ду чи Dу.

Фізичні методи розрахунку пропускної спроможності труб

Значення пропускної спроможності труб визначають за спеціальними формулами. До кожного типу виробів – для газо-, водопроводу, каналізації – способи розрахунку свої.

Табличні методи розрахунку

Існує таблиця наближених значень, призначена для полегшення визначення пропускної спроможності труб внутрішньоквартирної розводки. Найчастіше висока точність не потрібно, тому значення можна застосовувати без проведення складних обчислень. Але в цій таблиці не враховано зменшення пропускної спроможності за рахунок появи осадових наростів усередині труби, що притаманно старих магістралей.

Існує точна таблиця розрахунку пропускної спроможності, звана таблицею Шевельова, яка враховує матеріал труби та безліч інших факторів. Дані таблиці рідко використовуються при прокладанні водопроводу по квартирі, але в приватному будинку з декількома нестандартними стояками можуть стати в нагоді.

Розрахунок за допомогою програм

У розпорядженні сучасних сантехнічних фірм є спеціальні комп'ютерні програмидля розрахунку пропускної спроможності труб, а також безлічі інших подібних параметрів. Крім того, розроблені онлайн-калькулятори, які хоч і менш точні, проте безкоштовні і не вимагають установки на ПК. Одна зі стаціонарних програм «TAScope» – створення західних інженерів, яке є умовно-безкоштовним. В великих компаніяхвикористовують «Гідросистема» - це вітчизняна програма, яка розраховує труби за критеріями, що впливають на їх експлуатацію в регіонах РФ. Крім гідравлічного розрахунку дозволяє вважати інші параметри трубопроводів. Середня вартість 150 000 рублів.

Як розрахувати пропускну здатність газової труби

Газ - це один із найскладніших матеріалів для транспортування, зокрема тому, що має властивість стискатися і тому здатний витікати через дрібні проміжки в трубах. До розрахунку пропускної спроможності газових труб (як і до проектування газової системи в цілому) висувають спеціальні вимоги.

Формула розрахунку пропускної спроможності газової труби

Максимальна пропускна спроможність газопроводів визначається за такою формулою:

Qmax = 0.67 Ду2 * p

де p - дорівнює робочому тиску в системі газопроводу + 0,10 мПа або абсолютному тиску газу;

Ду – умовний прохід труби.

Існує складна формула для розрахунку пропускної спроможності газової труби. Під час проведення попередніх розрахунків, і навіть під час розрахунків побутового газопроводу зазвичай не використовується.

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z * T

де z – коефіцієнт стисливості;

Т-температура газу, що переміщається, К;

Відповідно до цієї формули визначається пряма залежність температури навколишнього середовища від тиску. Що значення Т, то більше вписувалося газ розширюється і тисне на стінки. Тому інженери при розрахунках великих магістралей враховують можливі погодні умови у місцевості, де проходить трубопровід. Якщо номінальне значення труби DN буде менше тиску газу, що утворюється за високих температур влітку (наприклад, при +38…+45 градусів Цельсія), тоді ймовірно пошкодження магістралі. Це тягне за собою витік цінної сировини, і створює ймовірність вибуху ділянки труби.

Таблиця пропускних здібностей газових труб в залежності від тиску

Існує таблиця розрахунків пропускних здібностей газопроводу для часто застосовуваних діаметрів та номінального робочого тиску труб. Для визначення характеристики газової магістралі нестандартних розмірів та тиску потрібні інженерні розрахунки. Також на тиск, швидкість руху та обсяг газу впливає температура зовнішнього повітря.

Максимальна швидкість (W) газу в таблиці - 25 м/с, а z (коефіцієнт стисливості) дорівнює 1. Температура (Т) дорівнює 20 градусів за шкалою Цельсія або 293 за шкалою Кельвіна.

Пропускна здатність каналізаційної труби

Пропускна здатність каналізаційної труби – важливий параметр, який залежить від типу трубопроводу (напірний чи безнапірний). Формула розрахунку ґрунтується на законах гідравліки. Крім трудомісткого розрахунку, визначення пропускної спроможності каналізації використовують таблиці.

Для гідравлічного розрахунку каналізації потрібно визначити невідомі:

1. діаметр трубопроводу Ду;
2. середню швидкість потоку v;
3. гідравлічний ухил l;
4. ступінь наповнення h/ Ду (у розрахунках відштовхуються від гідравлічного радіусу, який пов'язаний із цією величиною).

Насправді обмежуються обчисленням значення l чи h/d, оскільки інші параметри легко порахувати. Гідравлічний ухил у попередніх розрахунках прийнято вважати рівним ухилу поверхні землі, при якому рух стічних вод буде не нижче самоочищувальної швидкості. Значення швидкості, а також максимальні значення h/Ду для побутових мереж можна знайти у таблиці 3.

Юлія Петриченко, експерт

Крім того, існує нормоване значення мінімального ухилу для труб із малим діаметром: 150 мм.

(i=0.008) та 200 (i=0.007) мм.

Формула об'ємної витрати рідини виглядає так:

де a - це площа живого перерізу потоку,

v – швидкість потоку, м/с.

Швидкість розраховується за такою формулою:

де R – це гідравлічний радіус;

С – коефіцієнт змочування;

Звідси можна вивести формулу гідравлічного ухилу:

По ній визначають даний параметрза необхідності розрахунку.

де n – це коефіцієнт шорсткості, має значення від 0,012 до 0,015 залежно від матеріалу труби.

Гідравлічний радіус вважають рівним радіусу звичайному, але при повному заповненні труби. В інших випадках використовують формулу:

де А - це площа поперечного потоку рідини,

P– змочений периметр, або поперечна довжина внутрішньої поверхні труби, що стосується рідини.

Таблиці пропускної спроможності безнапірних труб каналізації

У таблиці враховано всі параметри, що використовуються виконання гідравлічного розрахунку. Дані вибирають значення діаметра труби і підставляють у формулу. Тут уже розрахована об'ємна витрата рідини q, що проходить через переріз труби, яку можна прийняти за пропускну здатність магістралі.

Крім того, існують докладніші таблиці Лукіних, що містять готові значення пропускної спроможності для труб різного діаметра від 50 до 2000 мм.

Таблиці пропускної спроможності напірних каналізаційних систем

У таблицях пропускної спроможності напірних труб каналізації значення залежать від максимального ступеня наповнення та розрахункової середньої швидкостістічної води.

Пропускна спроможність водопровідної труби

Водопровідні труби в будинку використовуються найчастіше. Оскільки на них йде велике навантаження, то і розрахунок пропускної спроможності водопровідної магістралі стає важливою умовою надійної експлуатації.

Прохідність труби в залежності від діаметра

Діаметр – не найважливіший параметр при розрахунку прохідності труби, проте також впливає її значення. Чим більший внутрішній діаметр труби, тим вище прохідність, а також нижчий шанс появи засорів та пробок. Однак крім діаметра потрібно враховувати коефіцієнт тертя води про стінки труби (табличне значення для кожного матеріалу), протяжність магістралі та різницю тиску рідини на вході та виході. Крім того, на прохідність сильно впливатиме кількість колін і фітингів у трубопроводі.

Таблиця пропускної спроможності труб за температурою теплоносія

Що температура в трубі, то нижче її пропускна здатність, оскільки вода розширюється і цим створює додаткове тертя. Для водопроводу це не важливо, а в системах опалення є ключовим параметром.

Існує таблиця для розрахунків по теплоті та теплоносію.

Таблиця пропускної здатності труб залежно від тиску теплоносія

Існує таблиця, що описує пропускну здатність труб залежно від тиску.

Таблиця пропускної спроможності труби в залежності від діаметра (за Шевєлєвим)

Таблиці Ф.А та А.Ф. Шевелєвих є одним з найточніших табличних методів розрахунку пропускної спроможності водопроводу. Крім того, вони містять усі необхідні формули розрахунку для кожного конкретного матеріалу. Це об'ємний інформативний матеріал, який найчастіше використовується інженерами-гідравліками.

У таблицях враховуються:

1. діаметри труби – внутрішній та зовнішній;
2. товщина стінки;
3. термін експлуатації водопроводу;
4. довжина магістралі;
5. призначення труб.

Формула гідравлічного розрахунку

Для водопровідних труб застосовується така формула розрахунку:

Онлайн-калькулятор: розрахунок пропускної спроможності труб

Якщо у вас є якісь питання, або ж ви маєте будь-які довідники, в яких використовуються згадані тут методи – напишіть у коментарях.