通道頻寬是越大越好嗎

頻寬

通道傳輸的是電磁波訊號，而電磁波是有一定的頻率範圍，頻寬指的就是這段有效的頻率範圍的值

即：頻寬 = 最高有效頻率 - 最低有效頻率

好比我們人的耳朵能聽見一定頻率範圍內的聲音（20 -20000Hz），那麼19000Hz就是我們耳朵的“頻寬”不同的通道，其頻寬（頻率範圍）是不一樣的，根據頻寬的不同，可將通道劃分為窄帶通道（0 - 300Hz）， 音訊通道（300 - 3400Hz）和寬頻通道（頻寬為3400Hz以上）。我們平常說的“裝寬頻”，意思就是安裝3400Hz以上頻寬的通道的意思

資料傳輸速率

資料傳輸速率通道每秒能傳輸的位元數，所以它的單位自然就是bps（位元每秒），除此外還有Kbps，Mbps等

【注意】理論分析證明，通道的最大資料傳輸速率和頻寬有直接聯絡，通道頻寬越寬，資料傳輸速率就越大，因此在許多情況下，“頻寬”和“傳輸速率”是可以互換的。

時延

以

分組交換網路

的時延為例（因為當前因特網和計算機網路主要採用的資料交換技術是分組交換）時延

當一個分組在節點間傳輸時，主要的時延分為四種類型：

節點處理時延

（nodal processing delay），

排隊時延

（queuing delay），

傳輸時延

（transmission delay）和

傳播時延

（propagation delay）

如果將這四種類型的時延分別表示為d（proc）， d（queue），d（trans）， d（prop）

則

對一個分組

而言，

兩個節點間

的總時延d = d（proc） + d（queue） + d（trans） + d（prop）

假設傳送端到接收端間有

N條鏈路

則對一個分組而言，忽略其他因素，端到端總時延d（end-end） = N × （ d（proc） + d（queue） + d（trans） + d（prop） ）

下面我將從單個分組從路由器A到相鄰的路由器B的傳輸的情況入手，分別介紹這四種不同型別的時延

圖示如下：

處理時延

當分組到達路由器A時，首先要做的是檢查分組首部並決定將該分組導向何處，並檢查位元級差錯，這部分的時間消耗叫做處理時延。

排隊時延

分組在經過路由器A的處理後，下一步就是傳輸出去。一個分組的排隊時延取決於

先到達的，正在排隊

等待向鏈路傳輸的分組的

數量

。

1.

如果前面沒有分組正在從路由器A向鏈路傳輸的話，排隊時延為0

2.

如果流量很大，前面有很多分組正在傳輸或也在等待傳輸，那麼就要消耗很大的排隊時延了。

傳輸時延

傳輸時延是路由器A將分組的所有位元推出路由器A，推向鏈路所需要的時間。傳輸時延取決於兩個因素：

1.

單個分組長度

2.

資料傳輸速率

假設分組的長度為L位元，資料傳輸速率為R （bps） 那麼 傳輸時延 = L/R

【注意】傳輸時延又叫做儲存轉發時延

傳播時延

（這個概念聽起來和傳輸時延很相似，區別我下面會講）

傳播時延指的是分組的一個位元從路由器A到達到路由器B所需要的時間，傳播時延取決於兩個因素：

1.

鏈路介質（雙絞線，光纖）的傳播速率

2.

節點間的距離（兩個路由器間的距離）

假設路由A，B距離為d， 鏈路介質傳播速率為s，那麼傳播時延 = d/s

傳輸時延和傳播時延的比較

我們把一個分組從路由器A傳輸到路由器B的過程，比作一批車隊（10輛汽車）， 全部從收費站A行駛到收費站B的過程（

中間經過高速公路

）

一批車隊 == 一個分組

一輛汽車 == 一個位元

（暫時不管分組長度是否合理）

收費站A，B == 路由器A，B

這批車隊遵守一個“奇怪”的規則，那就是無論哪一輛汽車先到達收費站Ａ，

它都必須等待其他９輛汽車也都尾隨其後到達了Ａ，才帶領這批車隊依次駛出收費站Ａ

。（這就是

儲存轉發機制

，只有

當一個分組的所有位元都到達了路由器，“儲存完畢“後，才能轉發整個分組

）

傳輸時延

就是這批車隊依次（前後緊跟）地駛出收費站Ａ所用的時間（將分組的所有位元推出路由器A，推向鏈路所用的時間）

傳播時延

就是每輛汽車經過高速公路，從收費站Ａ到達收費站Ｂ所用的時間（分組的一個位元從路由器A到達到路由器B所需要的時間）

假設收費站辦理手續，透過汽車的效率是 5 （輛/每分鐘），而汽車在高速公路上行駛速度是100km/h。那麼，因為兩個收費站間距離為100km，一批汽車有10輛

我們可以得出，這批汽車透過收費站所用的時間為10輛 ÷ 5（輛/每分鐘） = 2分 （傳輸時延）

汽車在高速公路上行駛所用的時間為100km ÷ 100km/h = 1h （傳播時延）

總共用時62分鐘

丟包率

丟包意為分組丟失，什麼原因會導致分組丟失呢？ 這和我們上面所說的”排隊時延“有關，我們說到：當大量分組在短時間內到達路由器的時候，因為無法一次性處理完畢，分組需要”排隊“，但是基於路由器的設計和成本，分組佇列的長度是有限的

。所以，當佇列滿了的時候，下一個分組到達的時候，路由器會選擇丟棄（drop）該分組

， 這個分組便丟失了（lost），這就是所謂的丟包

丟包率與

分組長度

以及

分組傳送頻率

相關。

吞吐量

吞吐量的單位和資料傳輸速率一樣，也是bps，所以它雖然名為“量”，其實也還是一種“速率”

瞬時吞吐量和平均吞吐量

從伺服器到客戶機透過計算機網路傳送一個大檔案，任意時刻客戶機接收該檔案的速率叫做瞬時吞吐量（instantaneous throughput）

假設客戶機接收該檔案的所有F位元用了T秒，那麼 F/T就叫做平均吞吐量（average throughput）

吞吐量 == 瓶頸鍊路的傳輸速率

吞吐量等於瓶頸鍊路（bottle link）的傳輸速率

讓我們考慮下圖中儘可能簡單的情況，R（s）表示伺服器和路由器之間的鏈路速率，R（c）表示路由器和客戶機之間的鏈路速率，顯然，該伺服器不能以快於R（s）的速率向鏈路中輸送位元，路由器也不能以快於R（c）的速率轉發位元。

如果R（s） < R（c），那麼伺服器輸送的位元能夠“暢快地”透過路由器和客戶機間的鏈路到達客戶機。速率為R（s）

如果R（s） > R（c） 則因為路由器將不能以接收的速率轉發位元，所以鏈路速率為R（c）

所以 上圖中吞吐量為min{ Rc， Rs } bps

同樣的，對下面這n條鏈路

吞吐量為min{ R1， R2， 。。。 Rn }

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誤位元速率

誤位元速率是衡量通訊系統傳輸可靠性的指標，它指的是錯誤接收的碼元數在所傳輸的總碼元數的比例

計算公式：

誤位元速率=錯誤碼元數/傳輸總碼元數