带宽与数据传输速率

三、 内存中的带宽
六、 通讯中的带宽
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。
网络带宽与数据传输能力的正比关系最早是由贝尔实验室的工程师Claude
Shannon 所发现，因此这一规律也被称为Shannon 定律。而通俗起见普遍也将网络的数
据传输能力与“网络带宽”完全等同起来，这样“网络带宽”表面上看与“总线带宽”
形成概念上的统一，但这两者本质上就不是一个意思、相差甚远。

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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 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＝10^3bps 1Mbps＝10^6kbps 1Gbps＝10^9bps

带宽与数据传输速率
在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表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（B=f,单位Hz)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)

式中，Rmax单位为bps,带宽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。
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比特率？波特率？

以下解释文字来自于网络资料：
    ①波特率指信号每秒的变化次数。比特率指每秒可传输的二进制位数。在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术时，波特率不等于比特率。
    ②数字信道传送数字信号的速率称为数据传输速率或比特率。
    ③传输率就是指每秒传输多少位，传输率也常叫波特率。
    ④波特率是指线路状态更改的次数。只有每个信号符合所传输数据的一位时，才等于每秒位数。
    ⑤波特率是模拟线路信号的速率，也称调制速率，以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。
    ……

以下文字来自于Wikipedia：
    在电子通信领域，波特率即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bd/s）为单位，1波特每秒即指每秒传输1个符号。
    波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。因此信息传输速率即比特率在数值上和波特率有这样的关系：
                            I = S·log₂N                （Ⅰ）
其中，I为传信率，S为波特率，N为每个符号负载的信息量，以比特为单位。因此只有在每个符号只代表一个比特信息的情况下，例如基带二进制信号，波特率与比特率才在数值上相等，但是它们的意义并不相同。
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    在电信和计算领域，比特率（Bit rate，变量R_bit） 是单位时间内传输送或处理的比特的数量。比特率经常在电信领域用作连接速度、传输速度、信道容量、最大吞吐量和数字带宽容量的同义词。比特率规定使用“比 特每秒”（bit/s 或 bps）为单位，经常和国际单位制词头关联在一起，如“千”(kbit/s或kbps)，“兆”(Mbit/s或Mbps)，“吉”(Gbit/s或 Gbps) 和“太”(Tbit/s或Tbps)。

   类似解释举不胜举，但是，波特率和比特率到底有什么区别呢？

   个人比较倾向于维基的解释，但是仍存在一个疑惑：波特率是符号传输速率的度量，比特率是信息传输速率的度量。两者之间仅传输对象不同，那么符号和信息之间真的有区别么？

    个人认为：通常在通信和计算机领域内，采用的是二进制传输信号，即使是符号也是转化成二进制信息来传送的（比如字符采用ASCII码描述）。那么，如果我 们采用三进制传输信号呢（比如用高电平，0，低电平三种状态）？那么此时传输同等信息量时的比特率是不是采用二进制时的1.5倍呢？假如我们采用八进制或 者十六进制传输信号呢？其实，从上面的公式Ⅰ就可以看出来，比特率（传信率）和波特率之间就差了一个实系数log₂N，这是一个无量纲的量，也就是一个跟采用的调制方法（进制）相关的量。那么，从这个意义上讲，比特率只是波特率在采用二进制时的一个特例。

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在电子通信领域，波特率即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。
波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。

严谨定义：
.比特率
在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒 千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和 1048576)。

.波特率
波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。 波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。

如何区分两者？
显然，两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。 

转载自：http://blog.chinaunix.net/uid-346158-id-2130835.html