1.运营商宣传的网络带宽

运营商宣传的网络带宽：10M、30M、50M、 100M、 300M等

这些数字的单位是：bps（也叫bit/s）——比特率

简单运算规则：1Mbps=1*1000kbps=1*1000*1000bps=1000000bit/s

 

2.常说的网速

我们生活中常说的10K，10M，10G等

这些数字的单位是：byte（也叫B）——字节(1byte=8bit)

简单运算规则：1GB=1024 KB=1024*1024 B=1024*1024*8 bit=8388608 bit

 

所以将网络运营商宣传的带宽转换为我常说的网速，如下：

1Mbps=1000000bit/s=1000000/8B /s=1000000/8/1024KB /s=122.07KB/s

综上：你家里网络如果是1M带宽的，实际下载速度最大约122.07KB/s

网络带宽是指在单位时间（一般指的是1秒钟）内能传输的数据量。网络和高速公路类似，带宽越大，就类似高速公路的车道越多，其通行能力越强。网络带宽作为衡量网络特征的一个重要指标，日益受到人们的普遍关注。它不仅是政府或单位制订网络通信发展策略的重要依据，也是互联网用户和单位选择互联网接入服务商的主要因素之一。



概念

所谓带宽，是“频带宽度”的简称，原是通讯和电子技术中的一个术语，指通讯线路或设备所能传送信号的范围。而网络中的带宽是指在规定时间内从一端流到另一端的信息量，即数据传输率。带宽对模拟信号和数字信号有两种基本的应用，在本文中所说的带宽均是指数字信号。



数字信息

数字信息流的基本单位是bit（比特），时间的基本单位是s（秒），因此bit/s（比特/秒）是描述带宽的单位，1bit/s是带宽的基本单位。不难想象，以1bit/s的速率进行通信是如何的缓慢。幸好我们可以使用通信速率很快的设备，56K的调制解调器 [1]  利用电话线拨号上网，其带宽是56000bit/s（1K=1000bit/s）, 电信ADSL宽带 [2]  上网在512Kbit/s至10Mbit/s间，而以太网 [3]  则达10Mbit/s以上（1Mbit/s=1000*1000bit/s=10^6bit/s）。



带宽

带宽是一个非常有用的概念，在网络通信中的地位十分重要。本文中带宽的实际含义是在给定时间等条件下流过特定区域的最大数据位数。虽然它的概念有点抽象，但是可以用比喻来帮助理解带宽的含义。把城市的道路看成网络，道路有双车道、四车道也许是八车道，人们驾车从出发点到目的地，途中可能经过双车道、四车道也许是单车道。在这里，车道的数量好比是带宽，车辆的数目就好比是网络中传输的信息量。我们再用城市的供水网来比喻，供水管道的直径可以衡量运水的能力，主水管直径可能有2m，而到家庭的可能只有2cm。在这个比喻中，水管的直径好比是带宽，水就好比是信息量。使用粗管子就意味着拥有更宽的带宽，也就是有更大的信息运送能力。



计算方法

在计算机网络、IDC机房中，其网络传输速率 [4]  的单位用b/s(比特每秒)(或bit/s，有时也写作bps，即bit per second)表示。

在通信领域和计算机领域，应特别注意数量单位“千”、“兆”、“吉”等的英文缩写所代表的数值。计算机中的数量单位用字节作为度量单位，“千字节”的“千”用大写K表示，它等于210，即1024，而不是1000。

在实际上网应用中，下载软件时常常看到诸如下载速度显示为176KB/s，103KB/s等宽带速率大小字样，因为ISP提供的线路带宽使用的单位是比特（bit），而一般下载软件显示的是字节（Byte）（1Byte=8bit），所以要通过换算，才能得实际值。我们以1M宽带为例，按照换算公式换算一下：

1Mb/s=1024*1024b/s=1024Kb/s=1024/8KB/s=128KB/s

理论上：2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s，实际速率大约为150~240KB/s；（其原因是受用户计算机性能、网络设备质量、资源使用情况、网络高峰期、网站服务能力、线路衰耗，信号衰减等多因素的影响而造成的）。4M（即4Mb/s）的宽带理论速率是：512KB/s，实际速率大约为200~440KB/s 。上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率，下行速率是指网络向用户电脑发送信息时的传输速率。比如用FTP上传文件到网上去，影响上传速度的就是“上行速率”；而从网上下载文件，影响下载速度的就是“下行速率”。当然，在实际上传下载过程中，线路、设备(含计算机及其他设备)等的质量也会对速度造成或多或少的影响。



吞吐量

假如你单位已经安装了宽带业务，或小区宽带已经连到你家，你准备下载一个程序、一个网页或一部电影。也许你认为正在使用服务商声称的全部带宽，其实不然，这就不得不涉及到另一个概念——吞吐量。

吞吐量是指在规定时间、空间及数据在网络中所走的路径（网络路径）的前提下，下载文件时实际获得的带宽值。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。



影响因素

影响网络中带宽和吞吐量的主要因素有：

网络带宽

1)网络设备（交换机、路由器、集线器）；

2)拓扑结构（即网络构造形状，如星型 [5]  、环状 [6]  ）；

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。

当设计一个网络时，应该重点考虑带宽的理论值，即在给定的条件下，理论上所具备的最大数据传输位数。设计的网络的速度应与介质所允许的速度相当，让用户使用网络时，应该考虑的是吞吐量，即用户是否满意实际获得的带宽值。当构建网络时应考虑的重要因素是介质的选择，这又和用户所需要的文件下载量有关，文件越大，需要的时间越多。有一个公式：预计下载时间=传输文件尺寸/带宽。在不考虑影响带宽的各种因素下，根据此公式可以粗略估计已选择的介质传输文件所需要的时间。



总结

在网络通信中，个人或组织在使用网络时总是希望带宽越来越宽，特别是Internet的使用，对数据传输的要求呈现出爆炸性的增长，因此对带宽的要求也日甚一日。当今，新一代多媒体、影像传输、数据库、网络电视的信息量猛增使得带宽成为了严重的瓶颈，迫使以太网向更高的速度发展。各种开发光纤网带宽的技术正在研究和使用中。因此，了解带宽的作用无疑将节约大量的资金，作为一名网络设计人员，带宽是主要的设计点。作为网络专业人士，带宽和吞吐量是分析网络运行情况的要素。

互联网日益强大，网民人数不断增加，伴随而来的是互联网公众化时代的到来。人们对互联网的需求不再是单一地浏览网页、查看新闻，而是提出了多样化的应用需求。网络游戏、在线影视、远程办公、网络电视等形式的出现虽然极大地丰富了人们的生活，但同时也给互连网的带宽提出了更加高的要求。

 网络带宽测量技术，可以为端的速率控制提供依据。这里主要介绍几种有影响力的带宽测量方法，对其中的原理，则尝试推之。
基于卡尔曼的带宽测量技术
 WebRTC中的拥塞控制算法GCC就是通过卡尔曼滤波技术，推导出网络中排队时延差(queue delay variation)。GCC将网络排队时延差作为网络拥塞信号，进而控制发送端的编码速率。GCC中的卡尔曼滤波方法中的时延帧的长度为单位的。[1]的带宽测量技术以数据包为单位进行的。

符号
含义
CiC_iCi​
链路容量
XiX_iXi​
链路背景流量
BiB_iBi​
用户可用带宽
Bi=Ci−Xi(2)B_i=C_i-X_i\tag{2}Bi​=Ci​−Xi​(2)

 There are some basic assumptions in[1].The link queue is FIFO,no priority queue in intermediate routers and the traffic is scheduled on a FCFS basis.The work in[1] bases the analysis on fluid traffic model. If the sending rate $u<C-X$,there is no congestion.The received traffic rate will exactly be $u$. If $u>C-X$,the received probe traffic will be:
r=uu+XC(4)r=\frac{u}{u+X}C\tag{4}r=u+Xu​C(4)

 [8]尝试在用户侧用packet train技术测量链路容量。

[1]Real-Time Measurement of End-to-End Available Bandwidth using Kalman Filtering(2006)

[2]Pathload: A measurement tool for end-to-end available bandwidth(2002)

[3]pathchirp: Efficient available bandwidth estimation for network paths(2003)

[4]A new end-to-end probing and analysis method for estimating bandwidth bottlenecks(2000)

[5]End-to-End Available Bandwidth: Measurement Methodology, Dynamics, and Relation With TCP Throughput(2003-ton)

[6]An Enhanced Available Bandwidth Estimation Technique for an End-to-End Network Path(2016)

[7] Machine learning for measurement-based bandwidth estimation (2019)

[8] Packet-Dispersion Techniques and a capacity-Estimation Methodology

[9] Locating Available Bandwidth Bottlenecks
网络瓶颈链路容量与最小时延计算
公式来源于[1].
C=W2−W1D(W2)−D(W1)(1)C=\frac{W_2-W_1}{D(W_2)-D(W_1)}\tag{1}C=D(W2​)−D(W1​)W2​−W1​​(1)
Dmin=W2D1−W1D2W2−W1(2)D_{min}=\frac{W_2D_1-W_1D_2}{W_2-W_1}\tag{2}Dmin​=W2​−W1​W2​D1​−W1​D2​​(2)

[1]Throughput metrics and packet delay in TCP/IP networks

[2]What type of distribution for packet delay in a global network should be used in the control theory

1.网络带宽

网络带宽，也叫网络比特率，是指在单位时间（一般指的是1秒钟）内能传输的数据量，单位bps，Kbps，Mbps，Gbps，Tbps。1Kbps = 1024*1bps，其他换算类推。这里的b/Kb/Mb/Gb/Tb和计算机存储单位B/KB/MB/GB/TB不一样。b代表比特，B代表字节，1B=8b。

2.计算机的带宽包括上行（发送）和下行（接收）带宽，计算机的带宽是上行和下行带宽的总和。例如，计算机带宽为100Mbps，则计算机上行和下行带宽相加的和不能超过100Mbps。

3.计算机的带宽受到网卡、线路和路由器等很多因素的影响。例如，局域网内，网卡带宽是1Gbps，但是路由器带宽为100Mbps，则局域网内两计算机通信实际带宽只有100M。

4.当计算机带宽达到上限，局域网内网络通信将受到影响。例如，服务器向外发送数据，当带宽达到上限，计算机内部数据处理的速度大于网络通信的速度。UDP协议下网络丢包更加严重。TCP协议下，如果是阻塞式IO，发送端将阻塞；非阻塞式IO，内部缓存将越来越大，从而引发异常。

5.计算机内部进行网络通信，将不受带宽的影响，但是收到自身计算机本身的性能影响，暂时没有做详细了解。

6.局域网内，如果服务器做转发处理，从一台计算机接收数据并将数据转发出去，要考虑上行和下行带宽的限速处理。例如，服务器从FTP服务器下载数据（数据量很大），接收数据后，转发给若干个客户端，由于服务器下行带宽没有做限制，服务器尽可能快的接收数据，下行带宽将大于上行带宽，也就是服务器接收数据比发送数据要快，并且带宽很快达到上限。