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網絡帶寬

帶寬的概念  

所謂帶寬,是“頻帶寬度”的簡稱,原是通訊和電子技術中的一個術語,指通訊線路或設備所能傳送信號的范圍。而網絡中的帶寬是指在規定時間內從一端流到另一端的信息量 ,即數據傳輸率。帶寬對模擬信號和數字信號有兩種基本的應用,在本文中所說的帶寬均是指數字信號。

數字信息

  數字信息流的基本單位是bit(比特),時間的基本單位是s(秒),因此bit/s(比特/秒)是描述帶寬的單位,1bit/s是帶寬的基本單位。不難想象,以1bit/s的速率進行通信是如何的緩慢。幸好我們可以使用通信速率很快的設備,56K的調制解調器利用電話線撥號上網,其帶寬是458752bit/s(1K=8 192bit/s), 電信ADSL寬帶上網在512Kbit/s至10Mbit/s間,而以太局域網則達10Mbit/s以上(1Mbit/s=8 388 608 bit/s)。

帶寬

  帶寬是一個非常有用的概念,在網絡通信中的地位十分重要。本文中帶寬的實際含義是在給定時間等條件下流過特定區域的最大數據位數。雖然它的概念有點抽象,但是可以用比喻來幫助理解帶寬的含義。把城市的道路看成網絡,道路有雙車道、四車道也許是八車道,人們駕車從出發點到目的地,途中可能經過雙車道、四車道也許是單車道。在這里,車道的數量好比是帶寬,車輛的數目就好比是網絡中傳輸的信息量。我們再用城市的供水網來比喻,供水管道的直徑可以衡量運水的能力,主水管直徑可能有2m,而到家庭的可能只有2cm。在這個比喻中,水管的直徑好比是帶寬,水就好比是信息量。使用粗管子就意味著擁有更寬的帶寬,也就是有更大的信息運送能力。

計算方法

  在計算機網絡、IDC機房中,其寬帶速率的單位用bps(或b/s)表示;

  換算關系為:1Byte=8bit 1B=8b

  --------------- 1B/s=8b/s(或1Bps=8bps)

  --------------- 1Kb/s=1000b/s=1000/8B/s=125B/s

  --------------- 1Mb/s=10^6b/s=10^6/1000Kb/s=1000Kb/s=1000/8KB/s=125KB/s

  --------------- 1Mb/s=10^6b/s

  在實際上網應用中,下載軟件時常常看到諸如下載速度顯示為128KB(KB/s),103KB/s等等寬帶速率大小字樣,因為ISP提供的線路帶寬使用的單位是比特,而一般下載軟件顯示的是字節(1字節=8比特),所以要通過換算,才能得實際值。然而我們可以按照換算公式換算一下:

  1Mb/s= 10^6 b/s = 10^6/8 B/s =10^6/8/1024 KB/s ≈ 122 KB/s

  理論上:2M(即2Mb/s)寬帶理論速率是:244KB/s(即2048Kb/s),實際速率大約為80--200kB/s;(其原因是受用戶計算機性能、網絡設備質量、資源使用情況、網絡高峰期、網站服務能力、線路衰耗,信號衰減等多因素的影響而造成的)。4M(即4Mb/s)的寬帶理論速率是:488KB/s,實際速率大約為200---440kB/s 。上行速率是指用戶電腦向網絡發送信息時的數據傳輸速率,下行速率是指網絡向用戶電腦發送信息時的傳輸速率。比如用FTP上傳文件到網上去,影響上傳速度的就是“上行速率”;而從網上下載文件,影響下載速度的就是“下行速率”。當然,在實際上傳下載過程中,線路、設備(含計算機及其他設備)等的質量也會對速度造成或多或少的影響。

什么是吞吐量

  假如你單位已經安裝了寬帶業務,或小區寬帶已經連到你家,現在你準備下載一個程序、一個網頁或一部電影。也許你認為正在使用服務商聲稱的全部帶寬,其實不然,這就不得不涉及到另一個概念——吞吐量。

  吞吐量是指在規定時間、空間及數據在網絡中所走的路徑(網絡路徑)的前提下,下載文件時實際獲得的帶寬值。由于多方面的原因,實際上吞吐量往往比傳輸介質所標稱的最大帶寬小得多。

編輯本段影響吞吐量的因素

  影響網絡中帶寬和吞吐量的主要因素有: 網絡帶寬

1)網絡設備(交換機、路由器、集線器);

  2)拓撲結構(即網絡構造形狀,如星型、環狀);

  3)數據類型;

  4)用戶的數量;

  5)客戶機與服務器(如系統總線、磁盤性能、網絡適配器、硬件防火墻);

  6)電力系統和自然災害引起的故障率。

  當設計一個網絡時,應該重點考慮帶寬的理論值,即在給定的條件下,理論上所具備的最大數據傳輸位數。設計的網絡的速度應與介質所允許的速度相當,讓用戶使用網絡時,應該考慮的是吞吐量,即用戶是否滿意實際獲得的帶寬值。當構建網絡時應考慮的重要因素是介質的選擇,這又和用戶所需要的文件下載量有關,文件越大,需要的時間越多。有一個公式:預計下載時間=傳輸文件尺寸/帶寬。在不考慮影響帶寬的各種因素下,根據此公式可以粗略估計已選擇的介質傳輸文件所需要的時間。

總結

  在網絡通信中,個人或組織在使用網絡時總是希望帶寬越來越寬,特別是Internet的使用,對數據傳輸的要求呈現出爆炸性的增長,因此對帶寬的要求也日甚一日。當今,新一代多媒體、影像傳輸、數據庫、網絡電視的信息量猛增使得帶寬成為了嚴重的瓶頸,迫使以太網向更高的速度發展。目前,各種開發光纖網帶寬的技術正在研究和使用中。因此,了解帶寬的作用無疑將節約大量的資金,作為一名網絡設計人員,帶寬是主要的設計點。作為網絡專業人士,帶寬和吞吐量是分析網絡運行情況的要素。

  目前,互聯網日益強大,網民人數不斷增加,伴隨而來的是互聯網公眾化時代的到來。人們對互聯網的需求不再是單一地瀏覽網頁、查看新聞,而是提出了多樣化的應用需求。網絡游戲、在線影視、遠程辦公、網絡電視等形式的出現雖然極大地豐富了人們的生活,但同時也給互連網的帶寬提出了更加高的要求。

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