數(shù)據(jù)傳輸速率的定義

1、數(shù)據(jù)傳輸速率的定義數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒種傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒(bit/second),記作bps。對于二進制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為：S=1/T(bps)其中，T為發(fā)送每一比特所需要的時間。例如，如果在通信信道上發(fā)送一比特0、1信號所需要的時間是0.001ms,那么信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為1000000bps在實際應(yīng)用中，常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：kbps、Mbps和Gbps。其中：1kbps=103bps1Mbps=106kbps1Gbps=109bps帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，人們總是以“帶寬”來表示信道

2、的數(shù)據(jù)傳輸速率，“帶寬”與“速率”幾乎成了同義詞。信道帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)系可以奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則與香農(nóng)(Shanon定律描述。奈奎斯特準(zhǔn)則指出：如果間隔為“a3=2f),通過理想通信信道傳輸窄脈沖信號，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互竄擾。因此，對于二進制數(shù)據(jù)信號的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬B(B=f,單位Hz)的關(guān)系可以寫為：Rmax=2.f(bps)對于二進制數(shù)據(jù)若信道帶寬B=f=3000Hz，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6000bps。奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系。香農(nóng)定理則描述了有限帶寬、有隨機熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、

3、信噪比之間的關(guān)系。香農(nóng)定理指出：在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號時，數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬B、信噪比S/N的關(guān)系為：Rmax=B.log2(1+S/N)式中，Rmax單位為bps,帶寬B單位為Hz,信噪比S/N通常以dB(分貝)數(shù)表示。若S/N=30(dB)那么信噪比根據(jù)公式：S/N(dB)=10.lg(S/N)可得，S/N=1000。若帶寬B=3000Hz,則Rma230kbp$香農(nóng)定律給出了一個有限帶寬、有熱噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率的極限值。它表示對于帶寬只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db時，無論數(shù)據(jù)采用二進制或更多的離散電平值表示，都不能用越過0kbps的速率傳輸數(shù)

4、據(jù)。因此通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關(guān)系，所以人們可以用“帶寬”去取代“速率”。例如，人們常把網(wǎng)絡(luò)的“高數(shù)據(jù)傳輸速率”用網(wǎng)絡(luò)的“高帶寬”去表述。因此“帶寬”與“速率”在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的討論中幾乎成了同義詞。頻帶就是指頻率范圍帶寬的兩種概念如果從電子電路角度出發(fā)，帶寬(Bandwidth)本意指的是電子電路中存在一個固有通信頻帶，這個概念或許比較抽象，我們有必要作進一步解釋。大家都知道，各類復(fù)雜的電子電路無一例外都存在電感、電容或相當(dāng)功能的儲能元件，即使沒有采用現(xiàn)成的電感線圈或電容，導(dǎo)線自身就是一個電感，而導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與地之間便可以組成電容這就是通常所說的雜散電容或分布電容；

5、不管是哪種類型的電容、電感，都會對信號起著阻滯作用從而消耗信號能量，嚴(yán)重的話會影響信號品質(zhì)。這種效應(yīng)與交流電信號的頻率成正比關(guān)系，當(dāng)頻率高到一定程度、令信號難以保持穩(wěn)定時，整個電子電路自然就無法正常工作。為此，電子學(xué)上就提出了“帶寬”的概念，它指的是電路可以保持穩(wěn)定工作的頻率范圍。而屬于該體系的有顯示器帶寬、通訊/網(wǎng)絡(luò)中的帶寬等等。而第二種帶寬的概念大家也許會更熟悉，它所指的其實是數(shù)據(jù)傳輸率，譬如內(nèi)存帶寬、總線帶寬、網(wǎng)絡(luò)帶寬等等，都是以“字節(jié)/秒”為單位。我們不清楚從什么時候起這些數(shù)據(jù)傳輸率的概念被稱為“帶寬”，但因業(yè)界與公眾都接受了這種說法，代表數(shù)據(jù)傳輸率的帶寬概念非常流行，盡管它與電子電路

6、中“帶寬”的本意相差很遠(yuǎn)。對于電子電路中的帶寬，決定因素在于電路設(shè)計。它主要是由高頻放大部分元件的特性決定，而高頻電路的設(shè)計是比較困難的部分，成本也比普通電路要高很多。這部分內(nèi)容涉及到電路設(shè)計的知識，對此我們就不做深入的分析。而對于總線、內(nèi)存中的帶寬，決定其數(shù)值的主要因素在于工作頻率和位寬，在這兩個領(lǐng)域，帶寬等于工作頻率與位寬的乘積，因此帶寬和工作頻率、位寬兩個指標(biāo)成正比。不過工作頻率或位寬并不能無限制提高，它們受到很多因素的制約帶寬就是單位時間內(nèi)的最大數(shù)據(jù)流量,也可以說是單位時間內(nèi)最大可能提供多少個二進制位傳輸。而1M帶寬指的是1Mbps=1megabitspersecond比如普通電話線理

7、論上是8M帶寬，而所說的2M線，155M線都是說帶寬，帶寬也就和指物理傳輸媒體相關(guān)。現(xiàn)在因為帶寬和速率不好區(qū)別，也常拿來形容速率，1M帶寬能打到的最大速度是112KBytes/s左右。比如現(xiàn)在我對客戶說提供1M的帶寬就指的是速率限制在1M帶寬的速率內(nèi)，而帶寬使用率是傳送數(shù)據(jù)時的帶寬平均占有率，比如普通上網(wǎng)，任何與外部連接的訪問都要占用帶寬，而現(xiàn)在各運營商提供的ADSL等上網(wǎng)方式都在原有提供的速率上允許有一定的突發(fā)量，也就是說1M的帶寬平均速度能有110KB/S左右卻能突發(fā)到130KB/S帶寬就是你的網(wǎng)絡(luò)速度的實際流量；帶寬使用量就是你實際使用網(wǎng)絡(luò)時使用的網(wǎng)絡(luò)流量。例如，你的網(wǎng)路是ADSL102

8、4kbps那么，你的帶寬就是102.4kbps到120kbps。因為網(wǎng)絡(luò)的實際流量和理論流量會有一定的差距，所以不必指望網(wǎng)路奇快，除非你拉光纖。在你使用QQ時，占用了3kbps的網(wǎng)絡(luò)，那么帶寬使用量就是30kbps什么是帶寬。帶寬是指每秒鐘所掃描的圖像頻點的總和，也就是每秒鐘電子槍掃描過的總像素數(shù).它是顯示器最基本的頻率特性，是電路的工作頻率范圍。高頻處理能力越好，帶寬能處理的頻率越高，圖像也越好。每種分辨率都對應(yīng)著一個最小可接受的帶寬，但如果帶寬小于該分辨率的可接受數(shù)值，顯示出來的圖像會因損失和失真而模糊不清。其公式為:水平分辨率述直分辨率潟刷新率總共的分辨率(H*V)*場刷新率(顯示的水平

9、分辨率+未顯示的水平分辨率)*(顯示的垂直分辨率+未顯示的垂直分辨率)*場刷新率E70f+其帶寬為：1688*1066*67.244=121.000MHz,即：(1280+408)*(1024+42)*67.244G72f+,其帶寬為：1688*1066*69.467=125.000MHz,即：(1280+408)*(1024+42)*69.467G90f+,其帶寬為：2836*1537*63.110=275.092MHz,即(2048+788)*(1536+1)*63.110帶寬又叫頻寬是指在固定的的時間可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。在數(shù)字設(shè)備中，頻寬通常以bps表示

10、，即每秒可傳輸之位數(shù)。在模擬設(shè)備中，頻寬通常以每秒傳送周期或赫茲Hertz(Hz床表示。頻寬對基本輸出入系統(tǒng)(BIOS段備尤其重要，如快速磁盤驅(qū)動器會受低頻寬的總線所阻礙。單位時間內(nèi)能夠在線路上傳送的數(shù)據(jù)量，常用的單位是bps(bitpersecond)計算機網(wǎng)絡(luò)的帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。描述帶寬時常常把“比特/秒”省略。例如，帶寬是10M,實際上是10Mb/s。這里的M是10八6。在網(wǎng)絡(luò)中有兩種不同的速率：信號(即電磁波)在傳輸媒體上的傳播速率(米/秒，或公里/秒)計算機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送比特的速率(比特/秒)這兩種速率的意義和單位完全不同。在理解帶寬這個概念之前，我們首先來

11、看一個公式：帶寬=時鐘頻率x總線位數(shù)/8，從公式中我們可以看到，帶寬和時鐘頻率、總線位數(shù)是有著非常密切的關(guān)系的。其實在一個計算機系統(tǒng)中，不僅顯示器、內(nèi)存有帶寬的概念，在一塊板卡上，帶寬的概念就更多了，完全可以說是帶寬無處不在。那到底什么是帶寬呢？帶寬的意義又是什么？簡單的說，帶寬就是傳輸速率，是指每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MB/S）,即每秒處理多少兆字節(jié)，高帶寬則意味著系統(tǒng)的高處理能力。為了更形象地理解帶寬、位寬、時鐘頻率的關(guān)系，我們舉個比較形象的例子，工人加工零件，如果一個人干，在大家單個加工速度相同的情況下，肯定不如兩個人干的多，帶寬就象是加工零件的總數(shù)量，位寬仿佛工人數(shù)量，時鐘工作頻率相當(dāng)

12、于加工單個零件的速度，位寬越寬，時鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。主板上通常會有兩塊比較大的芯片，一般將靠近CPU的那塊稱為北橋，遠(yuǎn)離CPU的稱為南橋。北橋的作用是在CPU與內(nèi)存、顯卡之間建立通信接口，它們與北橋連接的帶寬大小很大程度上決定著內(nèi)存與顯卡效能的大小。南橋是負(fù)責(zé)計算機的I/O設(shè)備、PCL設(shè)備和硬盤，對帶寬的要求，相比較北橋而言，是要小一些的。而南北橋之間的連接帶寬一般就稱為南北橋帶寬。隨著計算機越來越向多媒體方向發(fā)展，南橋的功能也日益強大，對于南北橋間的連接總線帶寬也是提出了新的要求，在INTE聞9X5系列主板上，南北橋的帶寬將從以前一直為人所詬病的266MB/S發(fā)

13、展到空前的2GB/S,一舉解決了南北橋間的帶寬瓶頸。再來說說顯卡，玩游戲的朋友都曉得，當(dāng)玩一些大制作游戲的時候，畫面有時候會卡的比較厲害。其實這就是顯卡帶寬不足的問題，再具體點說，這是顯存帶寬不足。眾所周知，目前當(dāng)?shù)赖腁GP接口是AGP8X而AGP總線的頻率是PCL總線的兩倍，也就是66MHz很容易就可以換算出它的帶寬是2.1GB/S,在目前的環(huán)境下，這樣的帶寬就顯得很微不足道了，因為連最普通的ATIR9000的顯存帶寬都要達到400MHzX128Bit/8=6.4GB/S其余的高端顯卡更是不用說了。正因為如此，INTEL在最新的9X5芯片組中，采用了PCL-Expres總線來替代老態(tài)龍鐘的A

14、GP總線，與傳統(tǒng)PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構(gòu)相比，PCIExpres最大的特點是在設(shè)備間采用點對點串行連接,如此一來即允許每個設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，同時利用串行的連接特點將能輕松將數(shù)據(jù)傳輸速度提到一個很高的頻率。在傳輸速度上，由于PCIExpres故持雙向傳輸模式，因此連接的每個裝置都可以使用最大帶寬。AGP所遇到的帶寬瓶頸也迎刃而解。為了在實際使用計算機的過程中得到更多總線帶寬，根據(jù)帶寬的計算公式，一般會采取兩種辦法，一是增加總線速度，比如INTEL的P4CPUff口塞揚CPU就是最好的例子，一個是400總線，一個是總線，在實際應(yīng)用的效能就有了很大的

15、區(qū)別（當(dāng)然，二級緩存也是一個重要的因素）。另外一個常用的方法是增加總線的寬度，如果當(dāng)它的時鐘速度一樣時，總線的寬度增加一倍，那么盡管時鐘下降沿同未改變之前是相同而此時每次下降沿所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量卻是以前的兩倍，這一點在相同核心，但是顯存位寬卻不一樣的顯卡上表現(xiàn)特別明顯。數(shù)據(jù)傳輸速率1）數(shù)據(jù)傳輸速率-每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。計算公式:S=1/Tlog2N（bps）l）;式中T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度（全寬碼）或重復(fù)周期（歸零碼）單位為秒；N為一個碼元所取的離散值個數(shù)。通常N=2K,K為二進制信息的位數(shù)，K=log2HN=2時，S=1/T,表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈

16、沖的重復(fù)頻率。2）信號傳輸速率-信號傳輸速率,也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率，指單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。計算公式：B=1/T（Baud）2）；式中T為信號碼元的寬度，單位為秒.由、式得：S=Blog2N（bp瞰B=S/log2N（Baud）帶寬越大，數(shù)據(jù)傳輸速率越大不同的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品由于轉(zhuǎn)換接口的不同，傳輸速率也不同，典型接口傳輸速率如下：誤碼率:指錯誤接收的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例，或者更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。誤碼率（BER：biterror）是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。通常視/音頻雙向光端機的誤碼率應(yīng)該在：（

17、BER<10So傳輸質(zhì)量對于一個可靠的，有效率的網(wǎng)絡(luò)是很重要的。一個關(guān)鍵因素就是誤碼率（BER）。為什么誤碼率（BEB是十分重要的？錯誤數(shù)據(jù)與所傳輸數(shù)據(jù)之間的比值稱為誤碼率或BER數(shù)據(jù)的重發(fā)就是數(shù)據(jù)出錯的具體表現(xiàn)。數(shù)據(jù)吞吐量，運行效率和可靠性直接受到數(shù)據(jù)重發(fā)的影響，它主要由以下幾個因素引起： 數(shù)據(jù)沖突（隨著網(wǎng)絡(luò)的繁忙程度而加重） 邊緣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 電子噪音和周圍環(huán)境 邊緣布線即使是較少量的數(shù)據(jù)重發(fā)也會對實際的數(shù)據(jù)吞吐量有巨大的影響，如即使在很好的條件下，一個標(biāo)準(zhǔn)超五類信道只能達到60%的數(shù)據(jù)吞吐量。經(jīng)過我們精心設(shè)計，耐克森六類解決方案將系統(tǒng)可能導(dǎo)致BER的因素降到最低，并使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有更好的

18、兼容性和減少對外界因素的敏感程度。我們的研究表明，相對于標(biāo)準(zhǔn)的超五類網(wǎng)絡(luò)，在千兆以太網(wǎng)應(yīng)用時，耐克森ClassE軍決方案可以將BER減少100倍，在快速以太網(wǎng)應(yīng)用時，可減少1013倍。這樣的效果是使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對與應(yīng)用無關(guān)，從而保證最大的數(shù)據(jù)吞吐量。在通訊和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，帶寬的含義又與上述定義存在差異，它指的是網(wǎng)絡(luò)信號可使用的最高頻率與最低頻率之差、或者說是“頻帶的寬度”，也就是所謂的“Bandwidth、”“信道帶寬”這也是最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)定義。在100M以太網(wǎng)之類的銅介質(zhì)布線系統(tǒng)中，雙絞線的信道帶寬通常用MHz為單位，它指的是信噪比恒定的情況下允許的信道頻率范圍，不過，網(wǎng)絡(luò)的信道帶寬與它的數(shù)據(jù)傳輸能

19、力（單位Byte/s）存在一個穩(wěn)定的基本關(guān)系。我們也可以用高速公路來作比喻：在高速路上，它所能承受的最大交通流量就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)運輸能力，而這條高速路允許形成的寬度就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的帶寬。顯然，帶寬越高、數(shù)據(jù)傳輸可利用的資源就越多，因而能達到越高的速度；除此之外，我們還可以通過改善信號質(zhì)量和消除瓶頸效應(yīng)實現(xiàn)更高的傳輸速度。電信號也叫信號，信號的每秒鐘變化的次數(shù)叫頻率用赫茲（HZO作單位，信號的頻率有高有低就象聲音有高有低一樣，低頻到高頻的范圍叫頻帶，不同的信號有不同的頻帶基帶傳輸：基帶是指由消息直接轉(zhuǎn)換成的未經(jīng)調(diào)制變換的信號所占的頻帶，理論上基帶信號的頻譜是從0到無窮大，所以有時候把最高頻率和最

20、低頻率之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1的信號稱為基帶信號。由計算機或終端產(chǎn)生的數(shù)字信號，頻譜都是從零開始的，這種未經(jīng)調(diào)制的信號所占用的頻率范圍叫基本頻帶（這個頻帶從直流起可高到數(shù)百千赫，甚至若干兆赫），簡稱基帶（baseband。這種數(shù)字信號就稱基帶信號。舉個簡單的例子：在有線信道中，直接用電傳打字機進行通信時傳輸?shù)男盘柧褪腔鶐盘?。而傳送?shù)據(jù)時，以原封不動的形式，把基帶信號送入線路，稱為基帶傳輸。基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào)器，設(shè)備費用低，適合短距離的數(shù)據(jù)輸，比如一個企業(yè)、工廠，就可以采用這種方式將大量終端連接到主計算機。另外就是傳輸介質(zhì)，局域網(wǎng)中一般都采用基帶同軸電纜作傳輸介質(zhì)。頻帶傳輸：上面的傳輸方式適用于一個單位內(nèi)部的局域網(wǎng)傳輸，但除了市內(nèi)的線路之外，長途線路是無法傳送近似于0的分量的，也就是說，在計算機的遠(yuǎn)程通信中，是不能直接傳輸原始的電脈沖信號的（也就是基帶信號了）。因此就需要利用頻帶傳輸，就是用基帶脈沖對載波波形的某些參量進行控制，使這些參量隨基帶脈沖