網絡傳輸速率計算? 我們知道計算機網絡數據通信在傳輸數據的時候，我們總是希望它能夠速度又快，出錯率又低，所以為了衡量一個數據通信系統質量的好壞，必須要定義一些性能指标這裡給大家介紹幾個常用的性能指标，主要包括：數據傳輸速率、帶寬、誤碼率、時延、信道容量，下面我們就來聊聊關于網絡傳輸速率計算?接下來我們就一起去了解一下吧!

網絡傳輸速率計算

我們知道計算機網絡數據通信在傳輸數據的時候，我們總是希望它能夠速度又快，出錯率又低，所以為了衡量一個數據通信系統質量的好壞，必須要定義一些性能指标。這裡給大家介紹幾個常用的性能指标，主要包括：數據傳輸速率、帶寬、誤碼率、時延、信道容量。

數據傳輸速率主要是從數量上來衡量數據通信系統中數據傳輸能力的有效性，主要包括傳碼速率和傳信速率。傳碼速率即碼元速率，又稱為波特率。是指在數據通信系統中每秒鐘或者單位時間裡傳輸的信号碼元的個數，單位是波特（Baud）。

什麼是碼元？我們先來看一下碼元的概念，碼元是指一個固定時長的信号波形（一個數字脈沖）。我們說對于計算機通信數字數據來說，最終都是以0、1的形式來表示，在轉換成信号傳輸的時候，比如下圖隻有兩種波形，用一種波形來表示一個信号碼元，這一個信号碼元就攜帶了1比特也就是0或者是1這樣的數據就被稱為二電平信号。在這圖中橫坐标是時間，縱坐标表示的是電壓，它代表的是電信号，用 3伏的一個脈沖代表傳輸的是1，用-3伏的脈沖代表傳輸的是0，每個脈沖都會持續一段時間，保持電壓不變。脈沖的持續時間，我們就稱為碼元周期T。那麼碼元速率B=1/T。

如果在相同的傳碼速率的條件下，想攜帶更多的數據應該怎麼辦？解決的辦法就是可以用多種信号脈沖來傳輸數據。每種信号脈沖裡就可以攜帶若幹比特的0、1數據。例如我們現在所看到的下圖中有四種波形，對應的電壓分别是 3伏、 6、-3伏和-6伏是四電平信号，每種波形表示一個碼元，那麼在這樣的情況下，每個碼元中就會攜帶2比特的數據。也就是說4種波形分别攜帶了數據00、01、10和11。那麼，一個碼元所攜帶的信息量n（位）與碼元的種類數（N）有如下關系：

n=log2N

同理，還可以采用8電平或者16電平等來傳輸。

明白二電平和多電平傳輸以後，我們再來看傳信速率的概念就非常容易理解了。傳信速率即數據速率，又稱為比特率，是指在數據通信系統中每秒鐘或者單位時間内傳送的信息量位數，它的單位是比特每秒。在一定的波特率下提高速率的途徑是用一個碼元表示更多的位數。因此數據速率（R）和碼元速率（B）有确定的關系，公式如下：

R=B*n=Blog2N（bps）

例：若在一個數據通信系統中，某條線路上一個信号碼元，持續時間為10的-4次方秒，如果采用8電平傳輸，則其傳碼速率和傳信速率各是多少？

解：碼元周期T=10的-4次方秒，所以傳碼速率B=1/T=10000波特。又因為采用8電平傳輸，也就是N=8。則傳信速率R=Blog2N=30000bit/s。

在日常生活中我們還會經常聽到帶寬這個詞，比如說有人會問你說你家上網寬帶帶寬是多少？帶寬本來是指某個信号具有的頻帶的寬度，因為在過去很長的一段時間，通信的主幹線路都是模拟信道，用來傳送模拟信号，所以說帶寬就表示在這樣的一個信道上允許通過的信号的頻帶範圍。比如因為電話語音信号主要成分的頻率範圍是300赫茲到3400赫茲，因此在傳統的通信線路上傳送電話語音信号，它的标準帶寬就是3400-300=3100赫茲。

在目前的數據通信系統或者是計算機網絡中，帶寬往往用來表示通信線路所能夠傳送數據的能力，也就是在單位時間内從一個節點到另外一個節點所能夠通過的最高的數據量是多少？從這個意義上來講，此時帶寬的單位就等同于我們前面所介紹的數據傳信速率，也就是多少比特每秒。

我們知道數據傳輸的目的是确保在接收端能夠恢複出原始發送的二進制數字序列，也就是接收端收到的和發送端發送的應該是完全一緻的。但是在實際的傳輸過程中，不可避免地會受到噪聲或者是外界的各種幹擾，緻使會出現出現差錯。比如本來發送的是0，到了接收端會根據收到的信号脈沖判決出來，收到的是1，也就是出現了比特的差錯。通常采用誤碼率作為衡量數據傳輸質量的指标。誤碼率Pc是指在一定的時間内接收到出錯的比特數Ne與總的傳輸的比特數N的比值，也就是Pc=Ne/N。

在計算機通信網絡中，誤碼率一般要求低于10的-6次方，即平均每傳送1兆位才允許錯1位。

例：假如說在一個傳信速率為9600比特每秒的線路上進行1小時的連續傳輸，經過測試有150個比特出現了差錯，那麼這個數據通信系統它的誤碼率是多少呢？

解：Ne=150bit，N=9600*3600=34560000bit，所以誤碼率Pc=150/34560000≈4.34*10-6

在一個實際的數據通信系統中，我們經常會将一個分組或者是報文從一台主機出發，經過若幹次通信設備的轉發，最終到達目的主機。那麼這一次通信總共花了多少時間？所花的時間究竟又是和什麼有關系的？這一切都和一個稱為時延的性能指标有關。所謂時延是指把一個數據塊從一條鍊路的一端傳送到另外一端所需的時間。

首先我們需要花時間把這個數據塊發送到信道上，正如我們現在在下圖中看到的這樣，節點A的内部有一個發送器，由它來完成這項發送工作，所花的時間被稱為發送時延。發送器在哪裡？實際上是每台主機或者各網絡設備中的網絡适配器，也就是我們俗稱的網卡來完成發送數據的功能。也就是說所謂的發送時延是節點在發送數據時使數據塊從節點進入到傳輸介質上所需要的時間，也就是從數據塊的第一個比特開始發送，就開始計時，到最後一個比特發送到傳輸截止，計時結束所需要的時間。知道了定義以後，那麼發送時延的大小和什麼有關系？很顯然，一方面取決于數據塊的長度，數據塊越長，發送時延相對越高；還取決于什麼？很顯然就是發送器的發送速度，發送速度就是前面我們所說的以比特每秒為單位的信道帶寬。所以發送時延的計算公式是數據塊的長度除以信道的帶寬。

發送時延=數據塊長度（比特）/信道帶寬（比特/秒）

我們來看一個形象的比喻，數據塊好比是一個自駕遊的車隊，從A到B的信道相當于是一條高速公路，每輛汽車相當于是一個比特的數據，發送時延就相當于是這個車隊從第一輛車通過高速的入口一直到最後一輛車通過入口進入高速總共所花的時間。

那麼每輛車上了高速以後開始在高速公路上從A地行駛到B地那肯定也是要花時間的，那這段時間和什麼有關系？很顯然時間是等于路程除以速度，路程就是兩地之間的距離，也就是信道的長度，單位是米；那這個速度是指什麼？就是數據以信号的形式沿着信道向前傳播的速度，被稱為是電磁波在信道上的傳播速度。這個速度一般取決于所用到的傳輸介質。比如對于電磁波信号來說，一般以接近光速的速度（300m/μs）傳播。但随傳輸介質的不同而略有差别，比如在電纜中的傳播速度一般為光速的77%，即200m/μs左右。像這種由于電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間被稱為傳播時延。傳播時延的計算公式就很簡單，也就是信道的長度除以電磁波在信道上的傳播速度。

傳播時延=信道長度（米）/信号在信道上的傳播速率（米/秒）

例：在地面上相距2000公裡的兩地之間通過電纜傳輸4000比特長的數據包，數據速率為64Kb/s,從開始發送到接收完成需要的時間為多少？

解：總時延=發送時延 傳播時延=4000b/（64Kb/s） 2000km/(200m/μs）=72.5ms

所謂信道容量是指在給定條件下給定通信路徑或者是信道上所能夠達到的最大的數據傳輸速率。因為信道容量的單位是比特每秒，所以我們也可以理解為所能夠達到的最大的傳信速率。那麼如何去計算信道容量？根據是否有噪聲的存在，我們可以分為兩種情況來考慮。第一種是在無噪聲存在的情況下，信道容量是根據奈奎斯特的美國科學家所發現的一個定理來計算的。這個定理稱為奈奎斯特定理，若信道帶寬為W，則最大碼元速率為：

B=2W（Baud）

該定理說明什麼？說明如果在無噪聲的情況下，任何一個信道的傳輸速率都是有上限的，為帶寬的兩倍，也就是2W波特。如果超出了2W波特以後，再加上在實際的信道是有噪聲存在的，那麼就會出現嚴重的碼間串擾的問題，就像我們現在所看到的，發送端的信号波形是矩形的，而對于接收端的波形出現了嚴重的失真，使得接收端對于接收到的碼元無法判決，誤碼率非常高，那麼這種傳輸就沒有任何的意義。

既然傳碼速率是固定的，那我們如何去提高信道容量？再根據我們前面剛剛介紹過的傳信速率和傳碼速率，在一定的波特率下提高速率的途徑是用一個碼元表示更多的位數,也就是說我們可以采用多電平傳輸，一個碼元中攜帶有若幹比特的信息。因此數據速率（R）和碼元速率有确定的關系，公式如下：

R=B*n=Blog2N=2Wlog2N（bps）

例：在一個無噪聲的3000赫茲的這個信道如果采用8電平傳輸，問該信道可允許的最大的數據傳輸速率是多少？

解：N=8,W=3000HZ，則信道容量，即該信道可允許的最大數據傳輸速率R=2Wlog2N=18kbit/s

對于普通電話線路，帶寬為3000Hz，最高波特率為6000Baud，最高數據速率可随着調制方式的不同而取不同的值。這些都是在無噪聲的理想情況下的極限值。實際信道會受到各種噪聲的幹擾，因而遠遠達不到按奈奎斯特定理計算出的數據傳送速率。香農（Shannon）的研究表明，有噪聲信道的極限數據速率可由下面的公式計算

C=Wlog2(1 S/N)

這個公式叫做香農定理，其中，W為信道帶寬，S為信号的平均功率，N為噪聲平均功率，S/N叫做信噪比。由于在實際使用中S與N的比值太大，故常取其分貝數（dB）。分貝與信噪比的關系為

dB=10log10S/N

例：當S/N=1000時，信噪比為30dB。這個公式與信号取得離散值的個數無關，也就是說，無論用什麼方式調制，隻要給定了信噪比，則單位時間内最大的信息傳輸量就确定了。例如，信道帶寬為3000Hz，信噪比為30dB，則最大數據速率為

C=3000log2(1 1000)≈3000*9.97≈30000bps

綜上所述，有兩種帶寬的概念，在模拟信道，帶寬按照公式W=f2-f1計算，例如CATV電纜的帶寬為600MHz或者1000MHz；數字信道的帶寬為信道能夠達到的最大數據速率，例如以太網的帶寬為10Mbps或100Mbps。兩者可互相轉換。

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