1.數(shù)據(jù)通信主要性能指標(biāo)目錄Contents了解數(shù)據(jù)通信主要的性能指標(biāo)；掌握數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)的計(jì)算方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)1數(shù)據(jù)傳輸速率2信道帶寬3信道容量4實(shí)際信道容量5誤碼率數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，可用“比特率”和“波特率”?lái)表示。比特率:指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)，單位為位/秒（bitspersecond），記為bps或b/s

T為數(shù)字信號(hào)脈沖重復(fù)周期N為一個(gè)脈沖信號(hào)代表的有效狀態(tài)數(shù)，是2的整數(shù)倍例如二進(jìn)制的一個(gè)脈沖可以表示為“0”和“1”兩個(gè)狀態(tài)，故N=2數(shù)據(jù)傳輸速率波特率:線路上每秒傳送的波形個(gè)數(shù)。波特率又稱(chēng)為波形速率或碼元速率，單位為波特，記作Baud。在通信系統(tǒng)中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號(hào)單元稱(chēng)為碼元，也稱(chēng)為符號(hào)（symbol）。通信系統(tǒng)有點(diǎn)像我們的公共交通運(yùn)輸系統(tǒng)。我們可以把通信系統(tǒng)中碼元類(lèi)比為公共交通車(chē)輛，例如公交車(chē)、地鐵、的士……。通信系統(tǒng)所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)量類(lèi)比為出行的人，則比特率為出行人口流動(dòng)速度，波特率就是發(fā)車(chē)率。比特碼元波特率比特率信道帶寬在模擬信道中，信道帶寬（Bandwidth，簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬）又叫頻寬，是指信道所能傳送的信號(hào)的頻率寬度，也就是可傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。如：標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)電路的頻帶是300HZ-3400HZ，即帶寬為3100HZ在數(shù)字信道中，用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力，即單位時(shí)間內(nèi)在信道上所能通過(guò)的“最高傳輸速率”常用的帶寬單位有b/s，Kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s。 1Kb/s=103b/s 1Mb/s=106b/s 1Gb/s=109b/s 1Tb/s=1012b/sb/sB/s10M1.25M1Byte=8bit信道帶寬信道帶寬表示介質(zhì)的整體數(shù)據(jù)傳輸率，代表了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力。例如：一個(gè)由光纖構(gòu)成的FDDI主干線支持4個(gè)波長(zhǎng)，每一個(gè)波長(zhǎng)上的信道的傳輸速率為2.5Gb/s，則該光線干線的帶寬為：4*2.5=10Gb/s

信道帶寬例：我校的校園網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)，如果考慮在校園網(wǎng)上開(kāi)展視頻網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，其中規(guī)定教學(xué)要哪個(gè)的視頻信息，每秒至少要播放30幀分辨率為640*480、256色的圖象，則如果要達(dá)到動(dòng)態(tài)、連續(xù)的效果，則至少要求我校的校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬為多少？解答：要支持256色，則必須要8個(gè)二進(jìn)制位（2^8=256），即1個(gè)字節(jié)（byte)來(lái)存儲(chǔ).

00000000-----111111111

一幅圖象的文件大小為：640*480*8=2457600bit=307200B=300kB所須的每秒最小傳輸速率為：30*2457600b/s=73728000b/s=74Mb/S------我校的校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬要設(shè)計(jì)為100M的網(wǎng)絡(luò)信道容量信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的重要參數(shù)，信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸數(shù)據(jù)的最大容量，單位是bit/s。奈奎斯特公式：C=2×H×log2N（b/s）其中：H是信道的帶寬，也稱(chēng)頻率范圍，單位Hz，N表示攜帶數(shù)據(jù)的碼元可能取得的離散值的個(gè)數(shù)。例3-3：普通電話(huà)線路的帶寬約為3kHz，則其碼元速率為6kBaud。若每個(gè)碼元可能取的離散值的個(gè)數(shù)為16（即N=16），則最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)：C=2×3k×log216=24kbps實(shí)際信道容量輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形（失真不嚴(yán)重）通信質(zhì)量較好的信道（帶寬受限、有較少噪聲、干擾和失真）通信質(zhì)量很差的信道（帶寬受限、有較大噪聲、干擾和失真）輸出信號(hào)波形（失真嚴(yán)重）實(shí)際信道容量的香農(nóng)公式：

C=2×H×log2(1+S/N)

（b/s）其中：S表示信號(hào)功率，N為噪聲功率。信道的噪聲比常表示為10log10（S/N），以分貝（dB）為單位計(jì)量。誤碼率誤碼率（BER：biterror）：是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。指二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。

誤碼率計(jì)算公式為：

Pe=Ne/N其中：Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù)（比特?cái)?shù)），N為傳輸數(shù)據(jù)的總位數(shù)（比特?cái)?shù)）。N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)精品在線開(kāi)放課程2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能一般是指它的幾個(gè)重要的性能指標(biāo)，主要包括：速率帶寬吞吐率時(shí)延往返時(shí)間RTT1.速率比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。比特（bit）來(lái)源于binarydigit，意思是一個(gè)“二進(jìn)制數(shù)字”，因此一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè)1或0。速率是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，指的是數(shù)據(jù)的傳送速率，它也稱(chēng)為數(shù)據(jù)率(datarate)或比特率(bitrate)。速率的單位是bit/s，或kbit/s、Mbit/s、

Gbit/s等。

例如4

1010bit/s的數(shù)據(jù)率就記為40Gbit/s。速率往往是指額定速率或標(biāo)稱(chēng)速率，非實(shí)際運(yùn)行速率。2.帶寬兩種不同意義：“帶寬”(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度，其單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)中某通道傳送數(shù)據(jù)的能力。表示在單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的某信道所能通過(guò)的“最高數(shù)據(jù)率”。單位是bit/s，即

“比特每秒”。

在“帶寬”的上述兩種表述中，前者為頻域稱(chēng)謂，而后者為時(shí)域稱(chēng)謂，其本質(zhì)是相同的。也就是說(shuō)，一條通信鏈路的“帶寬”越寬，其所能傳輸?shù)摹白罡邤?shù)據(jù)率”也越高。2.帶寬數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒106個(gè)比特時(shí)間1010111s帶寬為1Mbit/s時(shí)間每秒4106個(gè)比特0.25s帶寬為4Mbit/s3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。4.時(shí)延時(shí)延(delay或latency)是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。有時(shí)也稱(chēng)為延遲或遲延。網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延由以下幾個(gè)不同的部分組成：發(fā)送時(shí)延傳播時(shí)延處理時(shí)延排隊(duì)時(shí)延4.時(shí)延發(fā)送時(shí)延也稱(chēng)為傳輸時(shí)延。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)幀從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度（bit）發(fā)送速率（bit/s）4.時(shí)延傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延與傳播時(shí)延有本質(zhì)上的不同。信號(hào)發(fā)送速率和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）4.時(shí)延處理時(shí)延主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)，為處理分組（例如分析首部、提取數(shù)據(jù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)或查找路由）所花費(fèi)的時(shí)間。排隊(duì)時(shí)延分組在路由器輸入輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理所經(jīng)歷的時(shí)延。排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。4.時(shí)延數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延之和?？倳r(shí)延=發(fā)送時(shí)延

+傳播時(shí)延

+處理時(shí)延

+排隊(duì)時(shí)延必須指出，在總時(shí)延中，究竟是哪一種時(shí)延占主導(dǎo)地位，必須具體分析。4.時(shí)延四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)B結(jié)點(diǎn)A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延(即傳輸時(shí)延)在結(jié)點(diǎn)A中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)假設(shè)從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路幾種時(shí)延產(chǎn)生的地方不一樣5.往返時(shí)間互聯(lián)網(wǎng)上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互的。因此，有時(shí)很需要知道雙向交互一次所需的時(shí)間。往返時(shí)間RTT(round-triptime)表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送方收到來(lái)自接收方的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時(shí)間。在互聯(lián)網(wǎng)中，往返時(shí)間還包括各中間結(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送時(shí)延。當(dāng)使用衛(wèi)星通信時(shí)，往返時(shí)間RTT相對(duì)較長(zhǎng)，是很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。3.數(shù)據(jù)通信的三種方式目錄Contents理解數(shù)據(jù)通信方式；了解單工、半雙工、全雙工通信之間的區(qū)別。學(xué)習(xí)目標(biāo)1單工通信2半雙工通信3全雙工通信單工通信接收端發(fā)送端×單向信道單向傳輸不能反向傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收不能發(fā)送。單工(Simplex)指的是通信信道是單向信道，任何時(shí)候都不能改變信號(hào)的傳送方向。廣播電視半雙工通信發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端