資料在通道中的傳輸速度受哪些因素的限制

1樓：支萱

資料傳輸速率的定義

資料傳輸速率是描述資料傳輸系統的重要技術指標之一。資料傳輸速率在數值上等於每秒種傳輸構成資料**的二進位制位元數，單位為位元/秒(bit/second)，記作bps。對於二進位制資料，資料傳輸速率為：

s=1/t(bps)其中，t為傳送每一位元所需要的時間。例如，如果在通訊通道上傳送一位元0、1訊號所需要的時間是0.001ms，那麼通道的資料傳輸速率為1 000 000bps。

在實際應用中，常用的資料傳輸速率單位有：kbps、mbps和gbps。其中：

1kbps＝103bps 1mbps＝106kbps 1gbps＝109bps

頻寬與資料傳輸速率

在現代網路技術中，人們總是以「頻寬」來表示通道的資料傳輸速率，「頻寬」與「速率」幾乎成了同義詞。通道頻寬與資料傳輸速率的關係可以奈奎斯特(nyquist)準則與夏農(shanon)定律描述。

奈奎斯特准則指出：如果間隔為π/ω(ω=2πf),通過理想通訊通道傳輸窄脈衝訊號，則前後碼元之間不產生相互竄擾。因此，對於二進位制資料訊號的最大資料傳輸速率rmax與通訊通道頻寬b（b=f,單位hz)的關係可以寫為：

rmax＝2.f(bps)

對於二進位制資料若通道頻寬b=f=3000hz，則最大資料傳輸速率為6000bps。

奈奎斯特定理描述了有限頻寬、無噪聲通道的最大資料傳輸速率與通道頻寬的關係。夏農定理則描述了有限頻寬、有隨機熱噪聲通道的最大傳輸速率與通道頻寬、訊雜比之間的關係。

夏農定理指出：在有隨機熱噪聲的通道上傳輸資料訊號時，資料傳輸速率rmax與通道頻寬b、訊雜比s/n的關係為：

rmax＝b.log2(1+s/n)

式中，rmax單位為bps,頻寬b單位為hz，訊雜比s/n通常以db（分貝）數表示。若s/n=30(db),那麼訊雜比根據公式：

s/n(db)=10.lg(s/n)

可得，s/n＝1000。若頻寬b=3000hz，則rmax≈30kbps。夏農定律給出了一個有限頻寬、有熱噪聲通道的最大資料傳輸速率的極限值。

它表示對於頻寬只有3000hz的通訊通道，訊雜比在30db時，無論資料採用二進位制或更多的離散電平值表示，都不能用越過0kbps的速率傳輸資料。

因此通訊通道最大傳輸速率與通道頻寬之間存在著明確的關係，所以人們可以用「頻寬」去取代「速率」。例如，人們常把網路的「高資料傳輸速率」用網路的「高頻寬」去表述。因此「頻寬」與「速率」在網路技術的討論中幾乎成了同義詞。

頻寬：訊號傳輸頻率的最大值和最小值之差(hz)。通道容量：

單位時間內傳輸的最大碼元數(baud)，或單位時間內傳輸的最大二進位制數(b/s)。資料傳輸速率：每秒鐘傳輸的二進位制數(b/s)。

頻寬 :通道可以不失真地傳輸訊號的頻率範圍。為不同應用而設計的傳輸**具有不同的通道質量，所支援的頻寬有所不同。

通道容量:通道在單位時間內可以傳輸的最大訊號量，表示通道的傳輸能力。通道容量有時也表示為單位時間內可傳輸的二進位制位的位數（稱通道的資料傳輸速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，簡記為bps。

資料傳輸率:通道在單位時間內可以傳輸的最大位元數。通道容量和通道頻寬具有正比的關係：

頻寬越大，容量越大。(這句話是說,通道容量只是在受訊雜比影響的情況下的資訊傳輸速率)低通訊道：任何實際的通道頻寬都是有限的，在傳輸訊號時帶來的各種失真以及存在的多種干擾，使得通道上的碼元傳輸速率有一個上限。

2023年奈奎斯特推匯出在具有理想低通矩形特性的通道的情況下的最高碼元傳輸速率公式：

理想低通訊道的最高碼元傳輸速率=2w baud

w ：理想低通訊道的頻寬，單位為赫；baud：波特，碼元傳輸速率單位，1波特為每秒傳送1個碼元。

奈氏準則的另一種表達方法是：每赫頻寬的理想低通訊道的最高碼元傳輸速率是每秒傳送2個碼元。

對於具有理想帶通矩形特性的通道（頻寬為w），奈氏準則就變為

理想帶通訊道的最高碼元傳輸速率=w baud

即每赫頻寬的帶通訊道的最高碼元傳輸速率為每秒傳送1個碼元。

2樓：雪琳戀庚

資料在通道中傳輸受到通道的頻寬和通道訊雜比的限制，通道的頻寬或通道中的訊雜比越大，則資訊的極限傳輸速率就越高。

訊雜比不能任意的提高，因為噪聲存在於所有的電子裝置和通訊通道中。由於噪聲是隨機產生的，它的瞬時值有時會很大。如果訊號相對較強，那麼噪聲的影響就相對較小。

夏農公式在資料通訊中的意義在於揭示了通道對資料傳輸率的限制，推匯出了頻寬受限且有高斯白噪聲干擾的通道的極限資訊傳輸速率c=wlog2（1+s/n），其中w為通道的頻寬（以赫茲為單位），s為通道內所傳訊號的平均功率，n為通道內部的高斯噪聲功率。

位元是資訊量的單位，碼元是在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字訊號時。代表不同的離散數值的基本波形。則位元/秒是資料傳輸率的單位，代表每秒資料的傳輸量，一個碼元可以攜帶多個位元量，一位元也有可能要靠幾個碼元來傳輸。