Вопрос или проблема
Я видел два определения для полосы пропускания: «Для среды передачи – диапазон частот сигналов, которые она может передавать» и «Максимальное количество данных, которые могут быть переданы в сети». Таким образом, они измеряются в герцах и битах/секунду соответственно. Может кто-нибудь пояснить определение полосы пропускания в терминах компьютерных сетей?
Кроме того, если это диапазон частот, как это связано с передачей через провод? Конечно, только один сигнал может проходить через провод одновременно, поэтому разве самая высокая частота не будет использоваться все время? Я понимаю, почему большая полоса пропускания хороша для беспроводной связи, поскольку различные частоты позволяют отличать разные коммуникации.
Несколько частот могут использоваться одновременно для передачи данных, поэтому определение в битах/секунду более полезно для цифровых систем, тогда как для аналогового использования лучше подходит первое определение.
Эти термины используются с разными значениями в различных технологических областях.
В телекоммуникациях, которое является наиболее подходящей областью для компьютеров, они оба
относятся к скорости потока данных, с разницей в том, что:
- Полоса пропускания обычно относится к общему возможному потоку между двумя узлами,
такими как два компьютера через все их объединенные соединения, а - Битрейт обычно относится к скорости одного конкретного соединения между
источником и приемником, например, одно подключение к Интернету или чтение аудиофайла.
Битрейт никогда не может превышать полосу пропускания, но полоса пропускания может быть больше, чем битрейт одного
соединения.
Например, ваше интернет-соединение может иметь максимальную полосу пропускания,
и у вас может быть более одного процесса, подключающегося к Интернету,
каждый со своим битрейтом.
Таким образом, это работает через две конструкции, но все они относятся к электромагнитному спектру.
Цифровая полоса пропускания в терминах скорости передачи данных. Это обычно используется для описания максимальной теоретической пропускной способности цифровых данных или максимума, разрешенного. Для теоретического рассматривается в идеальных условиях без потери данных. Однако реальный мир может отличаться. Для максимума, разрешенного – это больше похоже на покупку вами доступа в интернет через вашего интернет-провайдера: соединение с вашим домом может поддерживать 1 Гбит/с, но вы платите только за 200 Мбит/с. Это всегда измеряется в количестве данных за секунду.
Для полосы пропускания в терминах среды передачи наиболее часто вы увидите радиочастоты, такие как Wi-Fi. Однако они могут также использоваться на медных линиях и волоконно-оптических соединениях. Это диапазон частот, которые могут быть использованы. Использование нескольких частот одновременно на одной среде обычно называется мультиплексированием. Поэтому если у меня есть диапазон 20-30 чего-то там герц (ГГц, МГц, кГц и т. д.), я могу технически отправить один бит на каждую частотную полосу, которая возможна для передатчика, чтобы производить, и для приемника, чтобы читать в пределах от 20 до 30. Поэтому, если оба могут создать 100 подразделений частоты в этом диапазоне, вы можете отправить 100 бит за цикл. Частота, на которой это отправляется, будет обозначать количество циклов в секунду. Для классических возможностей мультиплексирования на физической среде вы часто увидите опцию выбора полосы пропускания или опцию автоматического согласования, где один интерфейс медленнее другого и позволяет более продвинутому интерфейсу понижать его передачу, чтобы биты не “исчезали в никуда”, потому что другой интерфейс не может распознать частоту, на которой они отправляются.
.
Ответ или решение
Различие между шириной полосы пропускания (или бандижтом) и битовой скоростью часто вызывает путаницу, особенно в контексте компьютерных сетей и телекоммуникаций. Оба термина связаны с передачей данных, но применяются в разных контекстах и имеют разные обозначения.
Теория (T):
Ширина полосы пропускания (Bandwidth):
В физическом и инженерном смысле, ширина полосы пропускания относится к диапазону частот, которые может обрабатывать передающее устройство или линия связи. Этот параметр измеряется в герцах (Гц). Ширина полосы пропускания определяет способность линии связи передавать различные сигналы, и чем больше диапазон частот, тем больше информации можно передать. Например, диапазон частот от 20 до 30 МГц может передать более широкий спектр сигналов, чем от 20 до 25 МГц.
В контексте компьютерных сетей и цифровой передачи данных, ширина полосы пропускания обычно обозначает максимальное количество данных, которые могут быть переданы через сеть в единицу времени. Измеряется в битах в секунду (бит/с). Здесь ширина полосы пропускания описывает максимальные теоретические возможности канала передачи данных, подобные ограничению пропускной способности в мегабитах в секунду (Мбит/с) или гигабитах в секунду (Гбит/с).
Битовая скорость (Bit Rate):
Битовая скорость относится к количеству битов, передаваемых или обрабатываемых в единицу времени. Можно сказать, что это фактическая скорость передачи данных. Битовая скорость тесно связана с производительностью конкретного потока данных или услуги, например, видеопотока или интернет-соединения. Битовая скорость не может превышать максимально возможную ширину полосы пропускания канала связи, но в большинстве случаев битовая скорость меньше из-за факторов, таких как перегрузка сети, качество соединения и т.д.
Пример (E):
Разберём пример, который может помочь лучше понять разницу. Допустим, у вас есть интернет-соединение с заявленной шириной полосы пропускания 100 Мбит/с. Это максимальная скорость, которую вы можете достигнуть при идеальных условиях. Однако на практике ваша реальная битовая скорость при скачивании файлов может составлять лишь 80 Мбит/с из-за сетевой загруженности или технических ограничений оборудования.
При этом, если вы используете высокоскоростной Wi-Fi маршрутизатор, у него может быть большая ширина полосы пропускания, например, несколько сотен Мегагерц, что позволяет передавать множество данных одновременно на разных частотах благодаря мультиплексированию. Это ещё один пример, как физическая ширина полосы пропускания (частоты) связана с эффективной передачей цифровых данных.
Применение (A):
Знание различий между этими терминами имеет огромное значение при планировании и развертывании сетевой инфраструктуры. Например:
-
Моделирование и проектирование сетей: Понимание теоретической ширины полосы пропускания помогает инженерам оценивать возможности сети и планировать её расширение для удовлетворения растущих потребностей.
-
Оптимизация сетевых подключений: Администраторы могут анализировать реальную битовую скорость для выявления узких мест и латентности, которые снижают производительность сети.
-
Закупка и использование услуг связи: При покупке интернет-услуг важно учитывать как публикуемую ширину полосы пропускания услуги, так и ожидаемую реальную битовую скорость, основываясь на опыте и отзывах других пользователей.
Понимание возможностей и ограничений как ширины полосы пропускания, так и битовой скорости позволяет оптимально использовать сетевые ресурсы и повышать эффективность передачи данных в различных условиях — от крупных корпоративных сетей до бытовых интернет-соединений.