峰值速率、系统容量、吞吐量、带宽之间的区别

原文链接:https://blog.csdn.net/dallin0408/article/details/79158944

1、峰值速率

峰值速率定义为单用户在系统中被分配最大的带宽(在TDD系统中上下行分别定义峰值速率,对应上下行分别最有利的TDD配置)、最高的调制编码方式、处于理想的无线环境时所能达到的最高速率。对应到实际网络测试中,当一个用户独占小区所有带宽、靠近基站、邻小区干扰极微弱时,测得的实际速率有可能达到该网络所声称的峰值速率。所以在实际网络中,用户只有在某些情况下才可以达到系统设计的峰值速率,大多数终端在大多数情况下是达不到峰值速率的。

峰值速率是无线技术最大频谱利用潜力的表征,是无线技术中的一个专门概念,在研发中是对两种无线技术进行比较的一系列指标中的一个(其他重要指标还包括小区平均速率、用户平均速率、小区边缘用户平均速率等)。出于市场和商业的目的,当向普通消费者解释时,一般营运商和设备商就只用峰值速率这个概念来表达系统的先进性。

2、容量、 吞吐量

容量:系统可容纳多少用户; 吞吐量:当前信道上的传输速率;信道容量一般大于吞吐量。

香农定理已经给出了信道容量和信道带宽的关系,就是理论上信道传输数据的最大速率,吞吐量是在这样的信道上传输的实际速率,实际上是达不到理想值的。

3、单终端设备带宽需求

单位:kbps,假如集中器带宽需求是25kbps,在2s内传完,那么集中器的数据量为50kbit,但是在网络规划时使用25kbps。

2M带宽通道,可以同时承载100路(个)终端设备(带宽需求为20.48kbps)。

单基站带宽预估设计时,终端数*单终端带宽*并发数,这里单终端带宽单位是kbps,每秒钟传输的bit位数,因为LTE是TDD时分双工,总带宽估算就是计算的各类业务总传输峰值速率,至于单终端是否传完与这没关系,系统是分时的,这样算是对的。

4、带宽和速率关系

信道带宽与数据传输速率的关系可以用奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。 

奈奎斯特准则指出:如果时间间隔为π/ω(ω=2πf ==> 2f = w/π),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=2f(bps)对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz,则最大数据传输速率为6000bps,多进制的话速率可增加N倍。

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。若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式: S/N(dB)=10.lg(S/N) 可得,S/N=1000。若带宽B=3000Hz,则Rmax≈30kbps。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道,信噪比在30db时,无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示,都不能用越过30kbps的速率传输数据。

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。

4、带宽、流量、网速、吞吐量的区别联系
首先来看带宽、流量、网速,仅凭单位就可看出其不同。 

带宽:单位是b/s,即在规定时间内从一端流到另一端的信息量,带宽也称之为“数据传输率”。如10M带宽的意思是每秒可通过10Mb的信息流。通常指的带宽是指理论下载最大速率,实际情况下是达不到的。 

流量:单位是字节(即B)、如MB、GB等,即访问或下载数据的总量。流量通常与时间结合才有其真正的意义,即统计一段时间内的流量。结合今天的手机,运营商限制的是访问或下载数据的量(即流量)。 

网速:单位是B/S,及每秒存取数据的量。也可看成是每秒钟的流量。 网速与带宽的关系是:首先是单位的不同。电脑中存取数据的单位是“字节”,即byte(大写B),而数据通信是以“字位”做为单位,即bit(小写b),两者之间的关系是1byte=8bit。 

另外,考虑到数据传输中的各种损耗和电脑终端的性能,网速是不可能达到带宽的理论值的。 

网速的实际参考值如下: 

1M正常下载速率在75-125KBs之间 

2M正常下载速率在150-250KBs之间 

3M正常下载速率在225-375KBs之间 

4M正常下载速率在300-500KBs之间,以此类推。 

吞吐量的定义:单位时间内成功地通过网络、设备、端口、虚电路或其他设施传送数据的数量(以比特、字节、分组等测量)。 

由于多方面的原因,实际上吞吐量往往比传输介质所标称的最大带宽小得多。 受网络的带宽或网络的额定速率的限制,对于100Mb/s的以太网,其典型的吞吐量可能只有70Mb/s。 

影响网络中带宽和吞吐量的主要因素有: 

1)网络设备(交换机、路由器、集线器); 

2)拓扑结构(即网络构形状,如星型、环状); 

3)数据类型; 

4)用户的数量;                                      

5)客户机与服务器(如系统总线、磁盘性能、网络适配器、硬件防火墙); 

6)电力系统和自然灾害引起的故障率

吞吐量与带宽的区分:吞吐量和带宽是很容易搞混的一个词,两者的单位都是Mbps.先让我们来看两者对应的英语,吞吐量:throughput  带宽: Max net bitrate 。当我们讨论通信链路的带宽时,一般是指链路上每秒所能传送的比特数,它取决于链路时钟速率和信道编码,在计算机网络中又称为线速。我们可以说以太网的带宽是10Mbps。但是,我们需要区分链路上的可用带宽(带宽)与实际链路中每秒所能传送的比特数(吞吐量)。我们倾向于用“吞吐量”一次来表示一个系统的测试性能。这样,因为受各种低效率因素的影响,所以由一段带宽为10Mbps的链路连接的一对节点可能只达到2Mbps的吞吐量。这样就意味着,一个主机上的应用能够以2Mbps的速度向另外的一个主机发送数据。 

网络中的数据是由一个个数据包组成,防火墙对每个数据包的处理要耗费资源。吞吐量是指在没有帧丢失的情况下,设备能够接受的最大速率。其测试方法是:在测试中以一定速率发送一定数量的帧,并计算待测设备传输的帧,如果发送的帧与接收的帧数量相等,那么就将发送速率提高并重新测试;如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试,直至得出最终结果。吞吐量测试结果以比特/秒或字节/秒表示。 

吞吐量和报文转发率是关系防火墙应用的主要指标,一般采用FDT(Full Duplex Throughput)来衡量,指64字节数据包的全双工吞吐量,该指标既包括吞吐量指标也涵盖了报文转发率指标。  

随着Internet的日益普及,内部网用户访问Internet的需求在不断增加,一些企业也需要对外提供诸如WWW页面浏览、FTP文件传输、DNS域名解析等服务,这些因素会导致网络流量的急剧增加,而防火墙作为内外网之间的唯一数据通道,如果吞吐量太小,就会成为网络瓶颈,给整个网络的传输效率带来负面影响。因此,考察防火墙的吞吐能力有助于我们更好的评价其性能表现。这也是测量防火墙性能的重要指标。  

吞吐量的大小主要由防火墙内的网卡及程序算法的效率决定,尤其是程序算法,会使防火墙系统进行大量运算,通信量大打折扣。因此,大多数防火墙虽号称100M防火墙,由于其算法依靠软件实现,通信量远远没有达到100M,实际只有10M-20M。纯硬件防火墙,由于采用硬件进行运算,因此吞吐量可以达到线性90-95M,是真正的100M防火墙。 

对于中小型企业来讲,选择吞吐量为百兆级的防火墙即可满足需要,而对于电信、金融、保险等大公司大企业部门就需要采用吞吐量千兆级的防火墙产品。网络吞吐量测试是网络维护和故障查找中最重要的手段之一,尤其是在分析与网络性能相关的问题时吞吐量的测试是必备的测试手段。
 

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