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データ転送速度。ビットレートとボーレートの違いは何ですか? 他の辞書で「Bod」の意味を調べる

シリアルデータ転送速度は通常ビットレートと呼ばれます。ただし、一般的に使用されるもう 1 つの単位はボーレートです。これらは同じものではありませんが、特定の状況下では、両方のユニット間に特定の類似点があります。この記事では、これらの概念の違いについて明確に説明します。

一般情報

ほとんどの場合、情報はネットワーク内で順次送信されます。データビットは、ケーブルまたはワイヤレスの通信チャネルを介して 1 つずつ送信されます。図 1 は、コンピュータまたはその他のデジタル回路によって送信されるビットのシーケンスを示しています。このデータ信号は、多くの場合、元の信号と呼ばれます。データは 2 つの電圧レベルで表されます。たとえば、論理 1 は +3 V の電圧に対応し、論理 0 - +0.2 V に対応します。他のレベルも使用できます。ノンリターントゥゼロ (NRZ) コードフォーマット (図 1) では、リターントゥゼロ (RZ) フォーマットとは異なり、信号は各ビットの後にニュートラル位置に戻りません。

ビットレート

データレート R は、ビット/秒 (bps または bps) で表されます。レートはビット寿命またはビット時間 (TB) の関数です (図 1)。

この速度はチャネル幅とも呼ばれ、文字 C で表されます。ビット時間が 10 ns の場合、データ転送速度は次のように定義されます。

R = 1/10 × 10 - 9 = 1億 bps

通常、これは 100 MB/秒と表記されます。

サービスビット

一般に、ビットレートは実際のデータ転送速度を特徴づけます。ただし、ほとんどのシリアルプロトコルでは、データは、送信元アドレス、宛先アドレス、エラー検出、コード修正ビット、およびその他の情報または制御ビットを含む、より複雑なフレームまたはパケットの一部にすぎません。プロトコルフレームでは、データはペイロードと呼ばれます。データではないビットはオーバーヘッドと呼ばれます。場合によっては、チャネル経由で送信される有効ビットの総数に応じて、オーバーヘッドビットの数が 20% から 50% まで大きくなることがあります。

たとえば、イーサネットプロトコルフレームは、ペイロードデータの量に応じて、最大 1542 バイトまたはオクテットになることがあります。ペイロードは 42 ～ 1500 オクテットの範囲です。有効オクテットの最大数では、42/1542、つまり 2.7% だけがサービスオクテットになります。有用なバイトが少なければ、さらに多くのバイトが存在するでしょう。この比率はプロトコル効率とも呼ばれ、通常、最大フレームサイズに対するペイロード量のパーセンテージとして表されます。

プロトコル効率 = ペイロード/フレームサイズ = 1500/1542 = 0.9727 または 97.3%

一般に、ネットワーク上の実際のデータ転送速度を示すために、実際の回線速度はサービス情報の量に応じた係数で増加します。 1 ギガビットイーサネットでは、実際の回線速度は 1.25 Gb/s ですが、ペイロード速度は 1 Gb/s です。 10 Gbit/s イーサネットの場合、これらの値はそれぞれ 10.3125 Gb/s と 10 Gb/s です。ネットワークのデータ転送速度を評価するときは、スループット、ペイロードレート、実効データ転送速度などの概念も使用できます。

ボーレート

「ボー」という用語は、5 ビットのテレタイプコードを発明したフランスの技術者、エミールボードーの名前に由来しています。ボーレートは、1 秒間の信号またはシンボルの変化の数を表します。シンボルは、電圧、周波数、または位相のいくつかの変化のうちの 1 つです。

NRZ バイナリ形式には、電圧レベルで表される 2 つのシンボルがあり、それぞれ 0 または 1 に対応します。この場合、ボーレートまたはシンボルレートはビットレートと同じです。ただし、送信間隔に 3 つ以上のシンボルを含めることも可能であり、その場合、各シンボルにいくつかのビットが割り当てられます。この場合、通信チャネル上のデータは変調を使用してのみ送信できます。

伝送媒体が元の信号を処理できない場合、変調が問題になります。もちろん、ここで話しているのはワイヤレスネットワークのことです。元のバイナリ信号を直接送信することはできず、無線搬送波周波数に転送する必要があります。一部のケーブルデータプロトコルでは、伝送速度を向上させるために変調も使用されます。これを「広帯域伝送」といいます。
上: 変調信号、元の信号

複合シンボルを使用すると、各シンボルで複数のビットを送信できます。たとえば、シンボルレートが 4800 ボーで、各シンボルが 2 ビットで構成されている場合、合計データレートは 9600 bps になります。通常、シンボルの数は 2 の累乗で表されます。N がシンボル内のビット数である場合、必要なシンボルの数は S = 2N になります。したがって、合計のデータ転送速度は次のようになります。

R = ボーレート × log 2 S = ボーレート × 3.32 log 1 0 S

ボーレートが 4800 で 1 文字あたり 2 ビットの場合、文字数は 22 = 4 になります。

その場合、ビットレートは次のようになります。

R = 4800 × 3.32log(4) = 4800 × 2 = 9600 bps

NRZ バイナリ形式の場合と同様に、ビットごとに 1 文字の場合、ビットレートとボーレートは同じです。

多値変調

高ビットレートは、多くの変調方式で実現できます。たとえば、周波数シフトキーイング (FSK) は通常、2 つの異なる周波数を使用して、各シンボル間隔で論理 0 と 1 を表します。ここで、ビットレートはボーレートと同じです。ただし、各シンボルが 2 ビットを表す場合は、4 つの周波数 (4FSK) が必要です。 4FSK では、ビットレートはボーレートの 2 倍です。

もう 1 つの一般的な例は、位相シフトキーイング (PSK) です。バイナリ PSK では、各文字は 0 または 1 を表します。バイナリ 0 は 0° を表し、バイナリ 1 は 180° を表します。 1 文字あたり 1 ビットの場合、ビットレートはボーレートと同じになります。ただし、ビット対シンボルの比率は簡単に増加します (表 1 を参照)。

表1。

2 位相シフトキーイング。

ビット	位相シフト (度)

たとえば、直交 PSK では、シンボルごとに 2 ビットがあります。この構造とボーごとに 2 ビットを使用すると、ビットレートはボーレートの 2 倍になります。ボーごとに 3 ビットの場合、変調は 8PSK と指定され、8 つの異なる位相シフトが 3 ビットを表します。 16PSK では、16 位相シフトが 4 ビットを表します。

マルチレベル変調の独特な形式の 1 つは、直交振幅変調 (QAM) です。複数のビットを表すシンボルを作成するために、QAM はさまざまな振幅レベルと位相オフセットの組み合わせを使用します。たとえば、16QAM はシンボルごとに 4 ビットをエンコードします。シンボルは、さまざまな振幅レベルと位相シフトの組み合わせです。

4 ビットコードの各値に対する搬送波の振幅と位相を視覚的に表示するには、「シグナルコンステレーション」というロマンチックな名前も付けられている直角位相図が使用されます (図 2)。各ポイントは、特定の搬送波振幅と位相シフトに対応します。合計 16 文字が 1 文字あたり 4 ビットでエンコードされるため、ビットレートはボーレートの 4 倍になります。

なぜ 1 ボーあたり数ビットなのでしょうか?

ボーごとに複数のビットを送信することにより、より狭いチャネル上で高速にデータを送信できます。可能な最大データ転送速度は送信チャネルの帯域幅によって決まることに注意してください。
データストリーム内で 0 と 1 が交互に現れる最悪のシナリオを考慮すると、特定の帯域幅 B に対する理論上の最大ビットレート C は次のようになります。

または最大速度での帯域幅:

信号を 1 Mb/s の速度で送信するには、次のものが必要です。

B = 1/2 = 0.5 MHz または 500 kHz

シンボルあたり数ビットのマルチレベル変調を使用する場合、理論上の最大データレートは次のようになります。

ここで、N は文字間隔内の文字数です。

log 2 N = 3.32 log10N

指定されたレベル数で必要な速度を提供するために必要な帯域幅は、次のように計算されます。

たとえば、シンボルあたり 2 ビットおよび 4 つのレベルで 1 Mb/s の転送速度を達成するために必要な帯域幅は、次のように定義できます。

log 2 N = 3.32 log 10 (4) = 2

B = 1/2(2) = 1/4 = 0.25MHz

固定帯域幅で目的のデータレートを取得するために必要なシンボルの数は、次のように計算できます。

3.32 log 10 N = C/2B

Log 10 N = C/2B = C/6.64B

N = log-1 (C/6.64B)

前の例を使用すると、250 kHz チャネル上で 1 Mbps で送信するために必要なシンボルの数は次のように決定されます。

log 10 N = C/6.64B = 1/6.64(0.25) = 0.60

N = log-1 (0.602) = 4 文字

これらの計算では、チャネルにノイズがないことを前提としています。ノイズを考慮するには、シャノン・ハートレーの定理を適用する必要があります。

C = ブログ 2 (S/N + 1)

C はビット/秒単位のチャネル容量です。
B はチャネル帯域幅 (ヘルツ)、
S/N - 信号対雑音比。

10 進対数形式:

C = 3.32B log 10 (S/N + 1)

S/N 比 30 dB の 0.25 MHz チャネルの最大速度はどれくらいですか? 30 dB は 1000 に変換されます。したがって、最大速度は次のようになります。

C = 3.32B log 10 (S/N + 1) = 3.32(0.25) log 10 (1001) = 2.5 Mbps

シャノン・ハートレーの定理は、この理論的結果を達成するために多レベル変調を使用しなければならないとは特に述べていません。前の手順を使用すると、文字ごとに必要なビット数を確認できます。

log 10 N = C/6.64B = 2.5/6.64(0.25) = 1.5

N = log-1 (1.5) = 32 文字

32 文字を使用すると、1 文字あたり 5 ビットになることを意味します (25 = 32)。

ボーレート測定例

ほとんどすべての高速接続は、何らかの形式のブロードバンド伝送を使用します。 Wi-Fi では、直交周波数分割多重 (OFDM) 変調方式では QPSK、16QAM、および 64QAM が使用されます。

WiMAX および Long-Term Evolution (LTE) 4G セルラーテクノロジーにも同じことが当てはまります。ケーブル TV システムおよび高速インターネットアクセスにおけるアナログおよびデジタルテレビ信号の伝送は 16QAM および 64QAM に基づいていますが、衛星通信では QPSK およびさまざまなバージョンの QAM が使用されます。

公安陸上移動無線システムには、最近 4FSK 音声およびデータ変調規格が採用されました。この帯域幅を狭める技術は、帯域幅をチャネルあたり 25 kHz から 12.5 kHz に、最終的には 6.25 kHz に減らすように設計されています。その結果、他の無線局のより多くのチャネルを同じスペクトル範囲に配置できるようになります。

米国の高解像度テレビでは、8 レベル残留側波帯 (8VSB) と呼ばれる変調方式が使用されています。この方法では、8 つの振幅レベルでシンボルごとに 3 ビットが割り当てられ、1 秒あたり 10,800,000 シンボルの送信が可能になります。シンボルあたり 3 ビットの場合、合計速度は 3 × 10,800,000 = 32.4 Mbps になります。一方の完全な側波帯だけを送信し、もう一方の側波帯の一部を送信する VSB 技術と組み合わせると、高解像度のビデオおよびオーディオデータを 6 MHz 幅のテレビチャネル上で送信できます。

そしてエレクトロニクスでは、シンボルレートの単位、つまり1秒あたりの周期的な搬送信号の情報パラメータの変化の数です。テレタイプマシンの文字エンコーディングであるボードーコードの発明者、エミール・ボードーにちなんで名付けられました。

ボーが 1 秒あたりに送信されるビット数であると誤解されることがよくあります。実際には、これはバイナリエンコーディングにのみ当てはまり、常に使用されるわけではありません。たとえば、最新のモデムは直交振幅変調 (QAM) を使用しており、信号レベルを 1 回変更するだけで数ビット (最大 16 ビット) の情報をエンコードできます。たとえば、シンボルレートが 2400 ボーの場合、各タイムスロットで 4 ビットが送信されるため、送信レートは 9600 bps になります。

さらに、彼らは尻を使って表現します満杯サービスシンボル (ビット) がある場合はそれを含むチャネル容量。実効チャネル速度は、ビット/秒 (bit/s、bps) などの他の単位で表されます。

派生単位

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ノート

こちらも参照

ボディについての抜粋

- 今！
この時、最初の部屋にいたペティアはサーベルを見て掴み、好戦的な兄を見て少年が経験する喜びを経験し、姉妹が服を脱ぐ男を見るのは猥褻であることを忘れ、ドアを開けた。
- これはあなたのサーベルですか？ - 彼は叫びました。女の子たちは飛び退いた。デニソフは怯えた目で毛皮で覆われた足を毛布で隠し、助けを求めて仲間を振り返った。ドアはペティアを通したが、再び閉まった。ドアの向こうから笑い声が聞こえた。
「ニコレンカ、ドレッシングガウンを着て出てきて」ナターシャの声がした。
- これはあなたのサーベルですか？ - ペティアは尋ねました - それともそれはあなたのものですか？ -彼は口ひげを生やした黒人のデニソフに卑劣な敬意を持って話しかけた。
ロストフは急いで靴を履き、ローブを着て出て行きました。ナターシャは拍車付きの片方のブーツを履き、もう一方のブーツに登りました。ソーニャはくるくる回りながらドレスを膨らませて座ろうとしたところ、彼が出てきた。二人とも同じ真新しい青いドレスを着ていました - 新鮮で、バラ色で、陽気でした。ソーニャは逃げ出し、ナターシャは弟の腕を掴んでソファに導き、二人は話し始めました。彼らには、自分たちだけでしか興味を持たない何千もの小さな事柄について、お互いに尋ねたり、質問に答えたりする時間がありませんでした。ナターシャは、彼が言ったこと、そして彼女が言ったことのすべての言葉に笑いました。それは、彼らの言ったことが面白かったからではなく、彼女が楽しくて、喜びを抑えることができなかったためであり、それが笑いによって表現されました。
- ああ、すごい、すごい！ – 彼女はすべてを非難しました。ロストフは、1年半ぶりに、熱い愛の光線の影響を受けて、家を出て以来一度も笑わなかった子供じみた笑顔が自分の魂と顔に花開いたのを感じた。

皆さんこんにちは、今日はボダとは何かについて説明します。ボーは、1 秒あたりの離散遷移またはイベントの数によって測定される信号伝送速度の単位です。ボーは、ダイヤルアップ電話回線のモデムの速度を示す測定単位として使用され、1 秒あたりの通信チャネルの状態の変化の数を表します (モデムの場合、データ送信時の実際の搬送周波数)。
テレタイプライターの文字エンコーディングである Baudot コードの発明者である Emile Baudot にちなんで命名されました。

ボーが 1 秒あたりに送信されるビット数であると誤解されることがあります。ただし、これはバイナリエンコードの場合にのみ当てはまります。たとえば、最新のモデムは直交振幅キーイングを使用しており、信号レベルの 1 回の変化で数ビット (最大 16 ビット) の情報をエンコードできます。
たとえば、シンボルレートが 2400 ボーの場合、各タイムスロットで 4 ビットが送信されるため、送信レートは 9600 bps になります。

さらに、ボーは、サービスシンボル (ビット) (存在する場合) を含むチャネルの全容量を表します。実効チャネル速度は、ビット/秒 (bit/s、bps) などの他の単位で表されます。

高速モデムでは、1 つの文字が複数のビットを伝送します。たとえば、V.22bis および V.32 モデムは 1 文字あたり 4 ビット、V.32bis – 6 ビット、V.34 – 9 ビットを送信します。

DSL モデムが登場する前は、一般ユーザーのインターネット速度はそれほど高くありませんでしたが、DSL および VPN テクノロジーの出現により、インターネット速度はプロバイダーの料金プランによってのみ制限されることが多くなりました。

ローカルネットワーク用語の語彙が増えたと思います。