电脑网络(电脑网络卡顿不流畅是什么原因)

大社会 2023年03月19日 14:06 96 weilai

--- 咱们知道核算机网络数据通讯在传输数据的时分，咱们总是期望它可以速度又快，犯错率又低，所以为了衡量一个数据通讯体系质量的好坏，必需求界说一些性能目标。这儿给咱们介绍几个常用的性能目标，首要包含：数据传输速率、带宽、误码率、时延、信道容量。

数据传输速率

数据传输速率首要是从数量上来衡量数据通讯体系中数据传输才能的有效性，首要包含传码速率和传信速率。传码速率即码元速率，又称为波特率。是指在数据通讯体系中每秒钟或许单位时刻里传输的信号码元的个数，单位是波特（Baud）。

什么是码元？咱们先来看一下码元的概念，码元是指一个固定时长的信号波形（一个数字脉冲）。咱们说关于核算机通讯数字数据来说，终究都是以0、1的方法来标明，在转化成信号传输的时分，比方下图只需两种波形，用一种波形来标明一个信号码元，这一个信号码元就带着了1比特也便是0或许是1这样的数据就被称为二电平信号。在这图中横坐标是时刻，纵坐标标明的是电压，它代表的是电信号，用+3伏的一个脉冲代表传输的是1，用-3伏的脉冲代表传输的是0，每个脉冲都会继续一段时刻，坚持电压不变。脉冲的继续时刻，咱们就称为码元周期T。那么码元速率B=1/T。

假如在相同的传码速率的条件下，想带着更多的数据应该怎么办？处理的方法便是可以用多种信号脉冲来传输数据。每种信号脉冲里就可以带着若干比特的0、1数据。例如咱们现在所看到的下图中有四种波形，对应的电压别离是+3伏、+6、-3伏和-6伏是四电平信号，每种波形标明一个码元，那么在这样的状况下，每个码元中就会带着2比特的数据。也便是说4种波形别离带着了数据00、01、10和11。那么，一个码元所带着的信息量n（位）与码元的品种数（N）有如下联系：

n=log2N

同理，还可以选用8电平或许16电相等来传输。

理解二电平缓多电平传输今后，咱们再来看传信速率的概念就十分简略理解了。传信速率即数据速率，又称为比特率，是指在数据通讯体系中每秒钟或许单位时刻内传送的信息量位数，它的单位是比特每秒。在必定的波特率下进步速率的途径是用一个码元标明更多的位数。因此数据速率（R）和码元速率（B）有确认的联系，公式如下：

R=B*n=Blog2N（bps）

例：若在一个数据通讯体系中，某条线路上一个信号码元，继续时刻为10的-4次方秒，假如选用8电平传输，则其传码速率和传信速率各是多少？

解：码元周期T=10的-4次方秒，所以传码速率B=1/T=10000波特。又因为选用8电平传输，也便是N=8。则传信速率R=Blog2N=30000bit/s。

带宽

在日常日子中咱们还会常常听到带宽这个词，比方说有人会问你说你家上网宽带带宽是多少？带宽原本是指某个信号具有的频带的宽度，因为在曩昔很长的一段时刻，通讯的骨干线路都是模仿信道，用来传送模仿信号，所以说带宽就标明在这样的一个信道上答应经过的信号的频带规模。比方因为电言语音信号首要成分的频率规模是300赫兹到3400赫兹，因此在传统的通讯线路上传送电言语音信号，它的规范带宽便是3400-300=3100赫兹。

在现在的数据通讯体系或许是核算机网络中，带宽往往用来标明通讯线路所可以传送数据的才能，也便是在单位时刻内从一个节点到别的一个节点所可以经过的最高的数据量是多少？从这个含义上来讲，此刻带宽的单位就等同于咱们前面所介绍的数据传信速率，也便是多少比特每秒。

误码率

咱们知道数据传输的意图是保证在接纳端可以恢复出原始发送的二进制数字序列，也便是接纳端收到的和发送端发送的应该是完全一致的。但是在实践的传输过程中，不可避免地会遭到噪声或许是外界的各种搅扰，致使会呈现呈现过失。比方原本发送的是0，到了接纳端会依据收到的信号脉冲判定出来，收到的是1，也便是呈现了比特的过失。一般选用误码率作为衡量数据传输质量的目标。误码率Pc是指在必定的时刻内接纳到犯错的比特数Ne与总的传输的比特数N的比值，也便是Pc=Ne/N。

在核算机通讯网络中，误码率一般要求低于10的-6次方，即均匀每传送1兆位才答应错1位。

例：假如说在一个传信速率为9600比特每秒的线路上进行1小时的接连传输，经过测验有150个比特呈现了过失，那么这个数据通讯体系它的误码率是多少呢？

解：Ne=150bit，N=9600*3600=34560000bit，所以误码率Pc=150/34560000≈4.34*10-6

时延

在一个实践的数据通讯体系中，咱们常常会将一个分组或许是报文从一台主机动身，经过若干次通讯设备的转发，终究抵达意图主机。那么这一次通讯一共花了多少时刻？所花的时刻终究又是和什么有联系的？这一切都和一个称为时延的性能目标有关。所谓时延是指把一个数据块从一条链路的一端传送到别的一端所需的时刻。

首要咱们需求花时刻把这个数据块发送到信道上，正如咱们现在鄙人图中看到的这样，节点A的内部有一个发送器，由它来完结这项发送作业，所花的时刻被称为发送时延。发送器在哪里？实践上是每台主机或许各网络设备中的网络适配器，也便是咱们俗称的网卡来完结发送数据的功用。也便是说所谓的发送时延是节点在发送数据时使数据块从节点进入到传输介质上所需求的时刻，也便是从数据块的榜首个比特开端发送，就开端计时，到最后一个比特发送到传输截止，计时完毕所需求的时刻。知道了界说今后，那么发送时延的巨细和什么有联系？很显然，一方面取决于数据块的长度，数据块越长，发送时延相对越高；还取决于什么？很显然便是发送器的发送速度，发送速度便是前面咱们所说的以比特每秒为单位的信道带宽。所以发送时延的核算公式是数据块的长度除以信道的带宽。

发送时延=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）

咱们来看一个形象的比方，数据块好比是一个自驾游的车队，从A到B的信道适当所以一条高速公路，每辆轿车适当所以一个比特的数据，发送时延就适当所以这个车队从榜首辆车经过高速的进口一向到最后一辆车经过进口进入高速一共所花的时刻。

那么每辆车上了高速今后开端在高速公路上从A地行进到B地那必定也是要花时刻的，那这段时刻和什么有联系？很显然时刻是等于旅程除以速度，旅程便是两地之间的间隔，也便是信道的长度，单位是米；那这个速度是指什么？便是数据以信号的方法沿着信道向前传达的速度，被称为是电磁波在信道上的传达速度。这个速度一般取决于所用到的传输介质。比方关于电磁波信号来说，一般以挨近光速的速度（300m/μs）传达。但随传输介质的不同而略有不同，比方在电缆中的传达速度一般为光速的77%，即200m/μs左右。像这种因为电磁波在信道中需求传达必定的间隔而花费的时刻被称为传达时延。传达时延的核算公式就很简略，也便是信道的长度除以电磁波在信道上的传达速度。

传达时延=信道长度（米）/信号在信道上的传达速率（米/秒）

例：在地面上相距2000公里的两地之间经过电缆传输4000比专长的数据包，数据速率为64Kb/s,从开端发送到接纳完结需求的时刻为多少？

解：总时延=发送时延+传达时延=4000b/（64Kb/s）+2000km/(200m/μs）=72.5ms

信道容量

所谓信道容量是指在给定条件下给定通讯途径或许是信道上所可以到达的最大的数据传输速率。因为信道容量的单位是比特每秒，所以咱们也可以理解为所可以到达的最大的传信速率。那么怎么去核算信道容量？依据是否有噪声的存在，咱们可以分为两种状况来考虑。榜首种是在无噪声存在的状况下，信道容量是依据奈奎斯特的美国科学家所发现的一个定理来核算的。这个定理称为奈奎斯特定理，若信道带宽为W，则最大码元速率为：

B=2W（Baud）

该定理阐明什么？阐明假如在无噪声的状况下，任何一个信道的传输速率都是有上限的，为带宽的两倍，也便是2W波特。假如超出了2W波特今后，再加上在实践的信道是有噪声存在的，那么就会呈现严峻的码间串扰的问题，就像咱们现在所看到的，发送端的信号波形是矩形的，而关于接纳端的波形呈现了严峻的失真，使得接纳端关于接纳到的码元无法判定，误码率十分高，那么这种传输就没有任何的含义。

已然传码速率是固定的，那咱们怎么去进步信道容量？再依据咱们前面刚刚介绍过的传信速率和传码速率，在必定的波特率下进步速率的途径是用一个码元标明更多的位数,也便是说咱们可以选用多电平传输，一个码元中带着有若干比特的信息。因此数据速率（R）和码元速率有确认的联系，公式如下：

R=B*n=Blog2N=2Wlog2N（bps）

例：在一个无噪声的3000赫兹的这个信道假如选用8电平传输，问该信道可答应的最大的数据传输速率是多少？

解：N=8,W=3000HZ，则信道容量，即该信道可答应的最大数据传输速率R=2Wlog2N=18kbit/s

关于一般电话线路，带宽为3000Hz，最高波特率为6000Baud，最高数据速率可随着调制方法的不同而取不同的值。这些都是在无噪声的抱负状况下的极限值。实践信道会遭到各种噪声的搅扰，因此远远达不到按奈奎斯特定理核算出的数据传送速率。香农（Shannon）的研讨标明，有噪声信道的极限数据速率可由下面的公式核算

C=Wlog2(1+S/N)

这个公式叫做香农定理，其间，W为信道带宽，S为信号的均匀功率，N为噪声均匀功率，S/N叫做信噪比。因为在实践使用中S与N的比值太大，故常取其分贝数（dB）。分贝与信噪比的联系为

dB=10log10S/N

例：当S/N=1000时，信噪比为30dB。这个公式与信号获得离散值的个数无关，也便是说，不管用什么方法调制，只需给定了信噪比，则单位时刻内最大的信息传输量就确认了。例如，信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，则最大数据速率为

C=3000log2(1+1000)≈3000*9.97≈30000bps

综上所述，有两种带宽的概念，在模仿信道，带宽依照公式W=f2-f1核算，例如CATV电缆的带宽为600MHz或许1000MHz；数字信道的带宽为信道可以到达的最大数据速率，例如以太网的带宽为10Mbps或100Mbps。两者可相互转化。

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