数据传输速率的定义

数据传输速率的定义 数据传输速率的定义 数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为: S=1/T(bps) 其中，T为发送每一比特所需要的时间。例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是0.001ms，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。 在实际应用中，常用的数据传输速率单位有:kbps、Mbps和Gbps。其中: 1kbps,103bps 1Mbps,106kbps 1Gbps,109bps 带宽与数据传输速率 在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出:如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽(B=f,单位BHz)的关系可以写为: Rmax,2.f(bps) 对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。 奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。 香农定理指出:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为: Rmax,B.log2(1+S/N) B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB(分贝)数表示。若S/N=30(dB),那么式中，Rmax单位为bps,带宽 信噪比根据公式: S/N(dB)=10.lg(S/N) 可得，S/N,1000。若带宽B=3000Hz，则Rmax?30kbps。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，都不能用越过0kbps的速率传输数据。 因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系，所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。例如，人们常把网络的“高数据传输速率”用网络的“高带宽”去表述。因此“带宽”与“速率”在网络技术的讨论中几乎成了同义词。 频带就是指频率范围 带宽的两种概念 如果从电子电路角度出发，带宽(Bandwidth)本意指的是电子电路中存在一个固有通信频带，这个概念或许比较抽象，我们有必要作进一步解释。大家都知道，各类复杂的电子电路无一例外都存在电感、电容或相当功能的储能元件，即使没有采用现成的电感线圈或电容，导线自身就是一个电感，而导线与导线之间、导线与地之间便可以组成电容——这就是通常所说的杂散电容或分布电容;不管是哪种类型的电容、电感，都会对信号起着阻滞作用从而消耗信号能量，严重的话会影响信号品质。这种效应与交流电信号的频率成正比关系，当频率高到一定程度、令信号难以保持稳定时，整个电子电路自然就无法正常工作。为此，电子学上就提出了“带宽”的概念，它指的是电路可以保持稳定工作的频率范而属于该体系围。的有显示器带宽、通讯/网络中的带宽等等。 而第二种带宽的概念大家也许会更熟悉，它所指的其实是数据传输率，譬如内存带宽、总线带宽、网络带宽等等，都是以“字节/秒”为单位。我们不清楚从什么时候起这些数据传输率的概念被称为“带宽”，但因业界与公众都接受了这种说法，代表数据传输率的带宽概念非常流行，尽管它与电子电路中“带宽”的本意相差很远。 对于电子电路中的带宽，决定因素在于电路设计。它主要是由高频放大部分元件的特性决定，而高频电路的设计是比较困难的部分，成本也比普通电路要高很多。这部分内容涉及到电路设计的知识，对此我们就 不做深入的。而对于总线、内存中的带宽，决定其数值的主要因素在于工作频率和位宽，在这两个领域，带宽等于工作频率与位宽的乘积，因此带宽和工作频率、位宽两个指标成正比。不过工作频率或位宽并不能无限制提高，它们受到很多因素的制约 带宽就是单位时间内的最大数据流量,也可以说是单位时间内最大可能提供多少个二进制位传输。而1M带宽指的是1Mbps=1 megabits per second 比如普通电话线理论上是8M带宽，而所说的2M线，155M线都是说带宽，带宽也就和指物理传输媒体相关。现在因为带宽和速率不好区别，也常拿来形容速率，1M带宽能打到的最大速度是112KBytes/s左右。 比如现在我对客户说提供1M的带宽就指的是速率限制在1M带宽的速率内，而带宽使用率是 传送数据时的带宽平均占有率，比如普通上网，任何与外部连接的访问都要占用带宽，而现在各运营商提供的ADSL等上网方式都在原有提供的速率上允许有一定的突发量，也就是说1M的带宽平均速度能有110KB/S左右 却能突发到130KB/S 带宽就是你的网络速度的实际流量;带宽使用量就是你实际使用网络时使用的网络流量。 例如，你的网路是ADSL1024kbps，那么，你的带宽就是102.4kbps到120kbps。因为网络的实际流量和理论流量会有一定的差距，所以不必指望网路奇快，除非你拉光纤。在你使用QQ时，占用了3kbps的网络，那么带宽使用量就是30kbps 什么是带宽。带宽是指每秒钟所扫描的图像频点的总和，也就是每秒钟电子枪扫描过的总像素数.它是显示器最基本的频率特性，是电路的工作频率范围。高频处理能力越好，带宽能处理的频率越高，图像也越好。每种分辨率都对应着一个最小可接受的带宽，但如果带宽小于该分辨率的可接受数值，显示出来的图像会因损失和失真而模糊不清。 其公式为: 水平分辨率×垂直分辨率×场刷新率 总共的分辨率(H*V) * 场刷新率 (显示的水平分辨率 + 未显示的水平分辨率)*(显示的垂直分辨率 +未显示的垂直分辨率)* 场刷新率 E70f+, 其带宽为: 1688*1066*67.244=121.000MHz，即: (1280+408)*(1024+42)*67.244 G72f+, 其带宽为: 1688*1066*69.467=125.000MHz，即: (1280+408)*(1024+42)*69.467 G90f+, 其带宽为: 2836*1537*63.110=275.092MHz，即 (2048+788)*(1536+1)*63.110 带宽又叫频宽是指在固定的的时间可传输的资料数量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。在数字设备中，频宽通常以bps表示，即每秒可传输之位数。在模拟设备中，频宽通常以每秒传送周期或赫兹Hertz (Hz)来表示。频宽对基本输出入系统 (BIOS ) 设备尤其重要，如快速磁盘驱动器会受低频宽的总线所阻碍。 单位时间内能够在线路上传送的数据量，常用的单位是bps(bit per second) 计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。 描述带宽时常常把“比特/秒”省略。 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 10^6。 在网络中有两种不同的速率: 信号(即电磁波)在传输媒体上的传播速率(米/秒，或公里/秒) 计算机向网络发送比特的速率(比特/秒) 这两种速率的意义和单位完全不同。 在理解带宽这个概念之前，我们首先来看一个公式:带宽=时钟频率x总线位数/8，从公式中我们可以看到，带宽和时钟频率、总线位数是有着非常密切的关系的。其实在一个计算机系统中，不仅显示器、内存有带宽的概念，在一块板卡上，带宽的概念就更多了，完全可以说是带宽无处不在。 那到底什么是带宽呢,带宽的意义又是什么,简单的说，带宽就是传输速率，是指每秒钟传输的最大字节数(MB/S)，即每秒处理多少兆字节，高带宽则意味着系统的高处理能力。为了更形象地理解带宽、位宽、时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，工人加工零件，如果一个人干，在大家单个加工速度相同的情况下，肯定不如两个人干的多，带宽就象是加工零件的总数量，位宽仿佛工人数量，时钟工作频率相当于加工单个零件的速度，位宽越宽，时钟频率越高则总线带宽越大,其好处也是显而易见的。 主板上通常会有两块比较大的芯片，一般将靠近CPU的那块称为北桥，远离CPU的称为南桥。北桥的作用是在CPU与内存、显卡之间建立通信接口，它们与北桥连接的带宽大小很大程度上决定着内存与显卡效能的大小。南桥是负责计算机的I/O设备、PCL设备和硬盘，对带宽的要求，相比较北桥而言，是要小一些的。而南北桥之间的连接带宽一般就称为南北桥带宽。随着计算机越来越向多媒体方向发展，南桥的功能也日益强大，对于南北桥间的连接总线带宽也是提出了新的要求，在INTEL的9X5系列主板上，南北桥的带宽将从以前一直为人所诟病的266MB/S发展到空前的2GB/S，一举解决了南北桥间的带宽瓶颈。 再来说说显卡，玩游戏的朋友都晓得，当玩一些大制作游戏的时候，画面有时候会卡的比较厉害。其实这就是显卡带宽不足的问题，再具体点说，这是显存带宽不足。众所周知，目前当道的AGP接口是AGP 8X，而AGP总线的频率是PCL总线的两倍，也就是66MHz,很容易就可以换算出它的带宽是2.1GB/S，在目前的环境下，这样的带宽就显得很微不足道了，因为连最普通的ATI R9000的显存带宽都要达到400MHZ X 128Bit/8=6.4GB/s,其余的高端显卡更是不用说了。正因为如此，INTEL在最新的9X5芯片组中，采用了PCL-Express总线来替代老态龙钟的AGP总线，与传统PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构相比，PCI Express最大的特点是在设备间采用点对点串行连接,如此一来即允许每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，同时利用串行的连接特点将能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率。在传输速度上，由于PCI Express支持双向传输模式，因此连接的每个装置都可以使用最大带宽。AGP所遇到的带宽瓶颈也迎刃而解。 为了在实际使用计算机的过程中得到更多总线带宽，根据带宽的计算公式，一般会采取两种 办法，一是增加总线速度，比如INTEL的P4 CPU和塞扬CPU就是最好的例子，一个是400总线，一个是533/800总线，在实际应用的效能就有了很大的区别(当然，二级缓存也是一个重要的因素)。另外一个常用的是增加总线的宽度，如果当它的时钟速度一样时，总线的宽度增加一倍，那么尽管时钟下降沿同未改变之前是相同而此时每次下降沿所传输的数据量却是以前的两倍，这一点在相同核心，但是显存位宽却不一样的显卡上表现特别 明显。 数据传输速率 1)数据传输速率--每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps或b/s。计算公式: S=1/T log2N(bps) ?;式中T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码)或重复周期(归零码)单位为秒;N为一个码元所取的离散值个数。通常 N=2K，K为二进制信息的位数，K=log2N。N=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。 2)信号传输速率--信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率，指单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。 计算公式: B=1/T (Baud) ?;式中 T为信号码元的宽度，单位为秒( 由?、?式得: S=B log2N (bps)或 B=S/log2N (Baud) 带宽越大，数据传输速率越大 不同的转换器产品由于转换接口的不同，传输速率也不同，典型接口传输速率如下: 误码率:指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率。 误码率(BER:bit error)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。通常视/音频双向光端机的误码率应该在:(BER)?10E-9。 传输质量对于一个可靠的，有效率的网络是很重要的。一个关键因素就是误码率(BER)。为什么误码率(BER)是十分重要的,错误数据与所传输数据之间的比值称为误码率或BER。数据的重发就是数据出错的具体表现。 数据吞吐量，运行效率和可靠性直接受到数据重发的影响，它主要由以下几个因素引起: — 数据冲突(随着网络的繁忙程度而加重) — 边缘的网络设备 — 电子噪音和周围环境 — 边缘布线 即使是较少量的数据重发也会对实际的数据吞吐量有巨大的影响，如即使在很好的条件下，一个超五类信道只能达到60%的数据吞吐量。经过我们精心设计，耐克森六类解决将系统可能导致BER 的因素降到最低，并使网络设备有更好的兼容性和减少对外界因素的敏感程度。 我们的研究表明，相对于标准的超五类网络，在千兆以太网应用时，耐克森Class E 解决方案可以将BER减少10000 倍，在快速以太网应用时，可减少1013 倍。 这样的效果是使基础结构相对与应用无关，从而保证最大的数据吞吐量 。 在通讯和网络领域，带宽的含义又与上述定义存在差异，它指的是网络信号可使用的最高频率与最低频率之差、或者说是“频带的宽度”，也就是所谓的“Bandwidth”、“信道带宽”——这也是最严谨的技术定义。 在100M以太网之类的铜介质布线系统中，双绞线的信道带宽通常用MHz为单位，它指的是信噪比恒定的情况下允许的信道频率范围，不过，网络的信道带宽与它的数据传输能力(单位Byte/s)存在一个稳定的基本关系。我们也可以用高速公路来作比喻:在高速路上，它所能承受的最大交通流量就相当于网络的数据运输能力，而这条高速路允许形成的宽度就相当于网络的带宽。显然，带宽越高、数据传输可利用的资源就越多，因而能达到越高的速度;除此之外，我们还可以通过改善信号质量和消除瓶颈效应实现更高的传输速度。 电信号也叫信号，信号的每秒钟变化的次数叫频率用赫兹(HZ)作单位，信号的频率有 高有低就象声音有高有低一样，低频到高频的范围叫频带，不同的信号有不同的频带 基带传输: 基带是指由消息直接转换成的未经调制变换的信号所占的频带，理论上基带信号的频谱是从0到无穷大， 所以有时候把最高频率和最低频率之比远远大于1的信号称为基带信号。由计算机或终端产生的数字信号，频谱都是从零开始的，这种未经调制的信号所占用的频率范围叫基本频带(这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干兆赫)，简称基带(base band)。这种数字信号就称基带信号。举个简单的例子:在有线信道中，直接用电传打字机进行通信时传输的信号就是基带信号。而传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入线路，称为基带传输。基带传输不需要调制解调器，设备费用低，适合短距离的数据输，比如一个企业、工厂，就可以采用这种方式将大量终端连接到主计算机。另外就是传输介质，局域网中一般都采用基带同轴电缆作传输介质。 频带传输: 上面的传输方式适用于一个单位内部的局域网传输，但除了市内的线路之外，长途线路是无法传送近似于0的分量的，也就是说，在计算机的远程通信中，是不能直接传输原始的电脉冲信号的(也就是基带信号了)。因此就需要利用频带传输，就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，这就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解调恢复为原始基带脉冲。这种频带传输不仅克服了目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。当采用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频带，对应基带传输将其称为频带传输。不过频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器。 宽带(Broadband)传输: 所谓宽带，就是指比音频(4KHZ)带宽还要宽的频带，简单一点就是包括了大部分电磁波频谱的频带。使用这种宽频带进行传输的系统就称为宽带传输系统，它可以容纳所有的广播，并且还可以进行高速率的数据传输。对于局域网而言，宽带这个术语专门用于使用传输模拟信号的同轴电缆，可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，它允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。基带和宽带的区别还在于数据传输速率不同。基带数据传输速率为0,10 Mb,s，更典型的是1Mb,s,2.5Mb,s，通常用于传输数字信息。宽带是传输模拟信号，数据传输速率范围为0,400Mb,s，而通常使用的传输速率是5Mb,s,10 Mb,s，而且一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。这样就能把声音、图像和数据信息的传输综合在一个物理信道中进行，拨号上网一般是用的基带传输。总之，宽带传输一定是采用频带传输技术的，但频带传输不一定就是宽带传输。通过借助频带传输，可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中的所有 信道都可以同时发送信号。如CATV、ISDN等。