网络带宽相关知识和计算
一、带宽
带宽在计算机系统中的意义
总线带宽指的是总线在单位时间内可以传输的数据总量,等于总线位宽与工作频率的乘积。例如:对于64位、800MHz的前端总线,它的数据传输率就等于64bit×800MHz÷8(Byte)=6.4GB/s
内存带宽指的是内存总线所能提供的数据传输能力。例如:DDR400内存的数据传输频率为400MHz,那么单条模组就拥有64bit×400MHz÷8(Byte)=3.2GB/s的带宽。
带宽的应用
在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。对于带宽的概念,比较形象的一个比喻是高速公路。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。
bit/s=1Kbit/s
bit/s=1Mbit/s
bit/s=1Gbit/s
显卡中的带宽
总线中的带宽
内存中的带宽
带宽匹配的问题
带宽在数字信号系统中的意义
在模拟信号系统中的意义
带宽在人力资源领域中的意义
所谓“带宽”就是指各等级薪资的最大值与最小值之差,又将其成为薪值的分布区间。一般而言,由于职位高低不同,职位或职层所涉及技能与职责的复杂性程度也会有所不同,因此,各职等级的薪资带宽也就应该有所不同(薪资带宽应当能反应一个职位或职层的任职者由一个初入者到能力与业绩十分突出者所需要的难度大小)。如果职位或职层所涉及的技能与职责能在较短时间内得以掌握,则此等级薪资的带宽较窄;而如果职位或职层所涉及的技能和职责需要学习的时间较长,继续提升的机会也较小,则其相应的带宽较大。根据这个理论,变革者在设计职等带宽时应当坚持的原则是:职等越高,其带宽就应越大,因为职等越高,任职者胜任的速度就越慢。
带宽在显示器系统中的意义
- B表示显示器的带宽
- r(x)表示每条水平扫描线上的图素个数
- r(y)表示每帧画面的水平扫描线数
- V 表示每秒画面刷新率(即场频)
二、网络带宽相关知识
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。
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)
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。
1、数据传输速率R
数据传输速率在数值上等于每秒钟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。
常用的数据传输速率单位有:kbps、Mbps和Gbps。其中:1kbps=103bps 1Mbps=106bps 1Gbps=109bps
2、信号传输速率B
B也称码元率、调制速率或波特率,表示单位时间内通过信道传输的码元个数,单位记做BAND。
3、信道带宽W
模拟信道:
模拟信道的带宽 W=f2-f1 其中f1是信道能够通过的最低频率,f2是信道能够通过的最高频率,两者都是由信道的物理特性决定的。当组成信道的电路制成了,信道的带宽就决定了。为了使信号的传输的失真小些,信道要有足够的带宽。
数字信道:
数字信道是一种离散信道,它只能传送离散值的数字信号,信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉序列的最高速率。
一个数字脉冲称为一个码元,我们用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数,即单位时间内通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T秒,则码元速率B=1/T。码元速率的单位叫波特(Baud),所以码元速率
也叫波特率。
早在1924年,贝尔实验室的研究员亨利·尼奎斯特就推导出了有限带宽无噪声信道的极限波特率,称为尼奎斯特定理。若信道带宽为W,则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B=2W(Baud)
尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限,这是由信道的物理特性决定的。超过尼奎斯特极限传送脉冲信号是不可能的,所以要进一步提高波特率必须改善信道带宽。
码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值,则一个码元携带1比特(bit)信息。若码元可取四种离散值,则一个码元携带2比特信息。总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N
有如下关系:n=log2N
单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率(信息速率)。在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。如果把两比特编码为一个码元,则数据速率可成倍提高。
我们有公式: R=Blog2N=2Wlog2N(b/s)
其中R表示数据速率,单位是每秒比特,简写为bps或b/s
数据速率和波特率是两个不同的概念。仅当码元取两个离散值时两者才相等。
对于普通电话线路,带宽为3000HZ,最高波特率为6000Baud。而最高数据速率可随编码方式的不同而取不同的值。这些都是在无噪声的理想情况下的极限值。实际信道会受到各种噪声的干扰,因而远远达不到按
尼奎斯特定理计算出的数据传送速率。
香农(shannon)的研究表明,有噪声的极限数据速率可由下面的公式计算:
C =W log2(1+s/n)这个公式叫做香农定理,其中C也称为信道容量,W为信道带宽,S为信号的平均功率,N为噪声的平均功率,s/n叫做信噪比。
由于在实际使用中S与N的比值太大,故常取其分贝数(db)。分贝与信噪比的关系为: db=10log10s/n
例如当s/n为1000,信噪比为30db。这个公式与信号取的离散值无关,也就是说无论用什么方式调制,只要给定了信噪比,则单位时间内最大的信息传输量就确定了。
例如信道带宽为3000HZ,信噪比为30db,则最大数据速率为C=3000log2(1+1000)≈3000×9.97≈30000b/s
这是极限值,只有理论上的意义。实际上在3000HZ带宽的电话线上数据速率能达到9600b/s就很不错了。
综上所述,我们有两种带宽的概念,在模拟信道,带宽按照公式W=f2-f1 计算,例如CATV电缆的带宽为600HZ或1000HZ;数字信道的带宽为信道能够达到的最大数据速率,例如以太网的带宽为10MB/S或100MB/S,两者可通过香农定理互相转换。数字信道是一种离散信道,它只能传送离散值的数字信号,信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉序列的最高速率。
4、奈氏准则与香农定理
奈氏准则
1924年,奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的公式:理想低通信道下的最高码元传输速率=2WBaud
其中W是理想低通信道的带宽,单位为赫兹;Baud是波特,即码元传输速率的单位,1波特为每秒传送1个码元。奈氏准则的另一种表达方法是:每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。
若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值,则将出现码元之间的互相干扰,以致在接收端就无法正确判定码元是1还是0。对于具有理想带通矩形特性的信道(带宽为W),奈氏准则就变为:理想带通信道的最高码元传输速率=1WBaud,即每赫宽带的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下,最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务就是要在实际条件下,寻找出较好的传输码元波形,将比特转换为较为合适的传输信号。需要注意的是,奈氏准则并没有对信息传输速率(b/s)给出限制。要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的编码技术。
香农公式
1948年,香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有噪声干扰的信道的极限信息传输速率。当用次速率进行传输时,以做到不出差错。用公式表示,则信道的极限信息传输速率C可表达为
C=Blog 2(1+S/N)信噪比SNR=S(信号功率)/N(噪声功率) 其中B为信道的宽度,S为信道内所传信号的平均功率,N为信道内部的噪声功率。香农公式表明,信道的带宽或信道中的信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高。它给出了信息传输速率的极限,即对于一定的传输带宽(以赫兹为单位)和一定的信噪比,信息传输速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要想提高信息的传输速率,或者必须设法提高传输线路的带宽,或者必须设法提高所传信号的信噪比,此外没有其他任何办法。至少到现在为止,还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。香农公式告诉我们,若要得到无限大的信息传输速率,只有两个办法:要么使用无限大的传输带宽(这显然不可能),要么使信号的信噪比为无限大,即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率。
三、网络带宽相关计算
1.计算光纤传输的真实速度
使用光纤连接网络具有传输速度快,衰减少等特点。
因此很多公司的网络出口都使用光纤,一般网络服务商声称光纤的速度为“ 5M”,那么他的下载真实速度究竟是多少呢?我们来计算一下,一般的情况下,“5M”实际上就是5000Kbit/s(按千进位计算)这就存在一个换算的问题。Byte和bit是不同的。1Byte=8bit.而我们常说的下载速度都指的是Byte/s 因此电信所说的“5M”经过还换算后就成为了(5000/8)KByte/s=625KByte/s这样我们平时下载速度最高就是625KByte/s常常表示625KB/S。
这里理论计算最高值为625KB/S。在实际的应用中,那么还要排除网络损耗以及线路衰减等因素,因此真正的下载速度可能还不到600KB/S,不过只要是550KB/S以上都算正常。
2.计算内网的传输速度
经常有人抱怨内网的传输的速度慢,那么真实情况下的10/100MBPS网卡的速度应该有多块呢?
网卡的100Mbps同样是以bit/s来定义的,所以100Mb/S=100 000KByte/s=(100 000/8)KByte/s=12 500KByte/s,因此在理论上1秒钟可以传输12.5MB的速率,考虑到干扰的因素每秒传输只要超过10MB就是正常了,现在出现了1000Mbps的网卡那么速度就在100MB/S左右。
3.计算ADSL的真实速度,ADSL是大家经常使用的上网方式,那么电信和网通声称的“512K”ADSL下载速度是多少呢?
换算方法为512Kbit/s=(512/8)KByte/s=64KByte/s,考虑线路等损耗实际的下载速度在50KB/S以上就算正常了 那么“1MB”那?大家算算吧答案是125KByte/s。
特别提示:
(1)关于bit(比特)/second(秒)与Byte(字节)/s(秒)的换算说明:线路单位是bps,表示bit(比特)/second(秒),注意是小写字母b;用户在网上下载时显示的速率单位往往是Byte(字节)/s(秒),注意是大写字母B。字节和比特之间的关系为1Byte=8Bits;再加上IP包头、HTTP包头等因网络传输协议增加的传输量,显示1KByte/s下载速率时,线路实际传输速率约10kbps。例如:下载显示是50KByte/s时,实际已经达到了500Kbps的速度。切记注意单位!!!
(2)用户申请的宽带业务速率指技术上所能达到的最大理论速率值,用户上网时还受到用户电脑软硬件的配置、所浏览网站的位置、对端网站带宽等情况的影响,故用户上网时的速率通常低于理论速率值。
(3)理论上:2M(即2Mb/s)宽带理论速率是:256KB/s(即2048Kb/s),实际速率大约为103--200kB/s;(其原因是受用户计算机性能、网络设备质量、资源使用情况、网络高峰期、网站服务能力、线路衰耗,信号衰减等多因素的影响而造成的)。4M(即4Mb/s)的宽带理论速率是:512KB/s,实际速率大约为200---440kB/s。
附带基础知识:
在计算机科学中,bit是表示信息的最小单位,叫做二进 制位;一般用0和1表示。Byte叫做字节,由8个位(8bit)组成一个字节(1Byte),用于表示计算机中的一个字符。bit与Byte之间可以进行换算,其换算关系为:1Byte=8bit(或简写为:1B=8b);在实际应用中一般用简称,即1bit简写为1b(注意是小写英文字母b),1Byte简写为1B(注意是大写英文字母B)。
在计算机网络或者是网络运营商中,一般宽带速率的单位用bps(或b/s)表示;bps表示比特每秒即表示每秒钟传输多少位信息,是bit per second的缩写。在实际所说的1M带宽的意思是1Mbps(是兆比特每秒Mbps不是兆字节每秒MBps)。
建议能记住以下换算公式:
1B=8b 1B/s=8b/s(或1Bps=8bps)
1KB=1024B 1KB/s=1024B/s
1MB=1024KB 1MB/s=1024KB/s
规范提示:实际书写规范中B应表示Byte(字节),b应表示bit(比特),但在平时的实际书写中有的把bit和Byte都混写为b ,如把Mb/s和MB/s都混写为Mb/s,导致人们在实际计算中因单位的混淆而出错。切记注意!!!
实例: 在我们实际上网应用中,下载软件时常常看到诸如下载速度显示为128KBps(KB/s),103KB/s等等宽带速率大小字样,因为ISP提供的线路带宽使用的单位是比特,而一般下载软件显示的是字节(1字节=8比特),所以要通过换算,才能得实际值。然而我们可以按照换算公式换算一下:
128KB/s=128×8(Kb/s)=1024Kb/s=1Mb/s即128KB/s=1Mb/s。
四、按需分配带宽
按需分配带宽(bandwidth on demand,BOD)是根据接受服务的信道的需要,以带宽增量方式增加吞吐量的能力。BOD是最能体现自动交换光网络(ASON)特点和优势的一种业务。通过BOD服务提供者按照用户需求提供可以使用的带宽。
简介
特点
- 客户或其代理可以直接通过网管配置或用户网络接口(UNI)发起BOD业务建立。BOD业务可以由用户通过UNI以SC连接的方式发起以及进行带宽调整,也可以通过网络管理以SPC或SR连接的方式发起以及进行带宽调整。
- 根据所使用的互连模式和网络管理策略不同,光网络对客户可以不具有或者具有有限的可见性。
- 根据控制平面互连模型的不同,连接的建立依赖于网络或用户的智能。对于对等模型,由于客户和网络的资源共享,所以可以由用户进行资源优化和路由配置;而对于重叠模型:由于信息隐藏,用户只能通过接口请求,而由网络提供者进行资源优化和路由配置。
关键技术
通用成帧协议
虚级联
链路容量调整方案
ASON中带宽按需分配的实现
业务实现
带宽调整过程
- 源客户通过UNI接口发出带宽调整请求,控制平面接收到请求后。进行呼叫过程,PATH命令从源控制节点直接到达宿控制节点。然后传递给宿客户。宿客户确认后。通过PSVP命令返回给源控制节点。
- 源控制节点根据带宽调整的参数,确定是新建连接还是拆除连接,以及连接的带宽。根据当前的网络拓扑和资源使用情况,确定新建连接的路由,在进行选路时,还需要考虑BOD业务当前的虚级联通道分布情况,为避免不同通道的时延差别过大、不利于信号合并、所以在选择新的路由时,应尽可能地和原来的通道走相同的路由。然后控制平面通过信令过程控制传送平面,在传送平面里建立起新的连接。信令过程完成后,控制平面通过CCI接口发出命令,通知传送平面的源,宿节点启动LCAS。
- 传送平面接收到控制平面命令后,源,宿节点启动LCAS动作命令,将新增的连接增加到BOD业务所关联的虚级联组中,LCAS过程完成后,传送平面将执行结果反馈给控制平面。
- 控制平面收到传送平面反馈后,知道LCAS执行完毕,然后向源客户返回调整结果,源客户可以发起ResvConf命令对带宽的调整进行确认,表明新的带宽已可以使用.。
带宽保证
- BOD业务故障恢复启动条件的确定。当网络故障时,可能只会影响到BOD业务的部分成员通道,但整个业务并没有断掉,只是业务的带宽减小,当BOD所承载的是一些非实时性的业务时,如上网浏览、下载数据、收发邮件等等,带宽的小幅减小对用户的使用影响并不大,但当BOD业务承载的是一些实时性很强的业务,如实时视频、语音等,即使是带宽的小幅减小,也会给用户的使用带来较大的影响,所以,针对BOD业务,可以根据业务的性质和用户需求划分等级,根据不同的等级设定一个带宽容量减少比率门限值,作为BOD业务是否启动保护/恢复的一个依据,当网络故障对BOD业务产生影响时,如果容量的减少小于门限值,系统可以不启动恢复机制,只是采用LCAS,将产生故障的通道暂时从虚级联组中删除,降低数据业务的丢包率和时延,待故障的通道修复后,系统再自动地将修复好的通道增加到虚级联组中,恢复业务原来的带宽,如果容量的减少大于门限值,系统需要将故障的通道从虚级联组中删除,同时立即启动保护/恢复机制,快速找到替换通道并将其增加到虚级联组中,保证业务的带宽不变。
- BOD业务故障恢复方式选择一个BOD业务包含多个成员连接,很自然地,可以针对BOD业务的每个成员连接独立地进行恢复,找到替代的连接并切换过去,如果多个成员连接同时发生故障,各个通道连接的恢复过程互不影响,这种恢复方式思路清晰,处理相对简单,对于那种包含的成员连接的路由比较分散、并且同时故障的成员连接数目较少的BOD业务来说是比较有效的,如果BOD业务的成员连接的路由比较集中,在同一路径中包含了数个成员连接,如果该路径某处发生故障,则该路径上的所有成员连接都会失效,都要触发恢复,在这种情况下如果对每个成员连接独立地恢复,总的恢复时间可能会比较长,针对这种情况,可以将多条成员连接作为一个整体,统一进行一次恢复,这种恢复的效果要好得多,图3给出了两种恢复方式的特点和适用场景。
自动带宽调整
- 定时调整带宽。存在某一类业务,可能在不同的时间段内,有着不同的带宽需求,这是事先已经明确好的,从减少用户带宽租用费用和提高网络的使用效率的角度,系统可以设定一个定时机制,按照事先约定好的协议,在规定的时间点自动发起带宽调整请求,由ASON来自动地完成带宽调整,为用户提供满意的带宽。
- 根据流量自动调整带宽。可以在ASON中增加业务流量自动检测能力,收集、统计BOD业务的流量变化,分析业务流量变化规律,得到业务流量变化的趋势,制订相应的策略,当业务流量变化满足设定条件时,系统就自动触发业务带宽调整,改变业务的带宽,实现网络根据流量自主地调整带宽,提高网络资源的有效利用率,这应该是BOD业务发展的趋势。
五、怎样计算一个网站服务器需要多少带宽
一个网站需要多少带宽
- 估计你网站上一个网页的平均字节数,单位为KB
- 估计你所预计的网站每日访问量
- 估计你所预计的每人平均访问页面数
- 将以上三步的结果相乘再乘以一个月的天数,即30
考虑额外带宽
- 文件下载
- 多媒体
- 不断增长的流通量
- 布局变化
总结
转载于:https://www.cnblogs.com/Wendy-Guo/p/7903420.html
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