初学计算机网络有很多困惑：比如在物理层讲到带宽和数据传输速率时，概念的区分总是让人感到不知所云。

带宽和数据传输速率似乎有区别，但有时又被混用，于是笔者查阅了一些资料，终于对这个概念有了一些理解：
带宽的本来单位是Hz，指代通信线路允许通过的信号频带范围。

当带宽用Hz描述时，带宽与信道最大数据速率的关系可以用香农定理和尼奎斯特定理描述：

尼奎斯特：

适用于有限带宽的无噪声信道。若一个信道带宽为B（Hz），信号包含V个离散等级，则

$最大数据速率=2B log_2V \\单位b/s$

至少需要B/2Hz的带宽才能获得B bps的比特率。
香农：

适用于有限带宽的有噪声信道。若一个信道带宽为B（Hz），信噪比为S/N，则

$最大数据速率=B log_2(1+S/N)
\\
单位b/s$

但事实上，在通信领域使用的“带宽”并不是上面的带宽。

互联网兴起后，通信概念从专业领域走入市井百姓，在业务宣传时有些人开始用带宽这个词描述数据传输速率，久而久之，约定俗成，现而今，带宽变成有两个含义，严谨的含义还是本义，扩展的含义就是数据传输速率。例如，互联网接入业务有2M“带宽”、4M”带宽”等规格，其实就是2Mbps，4Mbps而已，并非真正的“带宽”，而是“数据传输速率”。

因此我们现在所看到的“带宽”，即以b/s为单位的“带宽”，实际上就是数据传输速率。

而不是理论上的带宽。

带宽
带宽指的是信道的传输能力，也就是理想状况下在这条信道上所能传输信号的最大速率，但是可能没有那么多的数据要传输，那么实际速率就会低于带宽。
传输速率
传输速率也称带宽，指在数据传输的过程中，两个设备之间数据流动的物理速度称为传输速率，单位bps。单位时间内传输的数据量有多少。
吞吐量
吞吐量指的是实际的传输速率，某一时刻的传输速率，不可能大于带宽。吞吐量不仅衡量带宽，同时也衡量主机的CPU处理能力、网络的拥堵程度、报文中数据字段的占有份额等信息。

简介

今天结合一些串口、I2C等常见通信接口给大家讲讲通信领域的这些概念以及区别。

概念比特率：是指每秒传送的比特数。

在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。比如I2C通信速度100KHz，SPI最大通信速度支持150Mbps。1 Baud = log2M 其中M是信号的编码级数。这里SPI和上面I2C的类似，指的是时钟。
写在前面

I2C通信速度100KHz是什么意思？

SPI数据传输速率最大150Mbps是什么意思？

串口9600bps每秒传输9600字节数据吗？

不少参加工作，甚至工作两三年的工程师，都没有搞明白波特率、比特率、通信速度这些概念。

今天结合一些串口、I2C等常见通信接口给大家讲讲通信领域的这些概念以及区别。
概念

比特率：是指每秒传送的比特(bit)数。单位为 bps(Bit Per Second)，比特率越高，每秒传送数据就越多。
波特率：表示每秒钟传送码元符号的个数，是衡量数据传送速率的指标。
在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。波特率是传输通道频宽的指标。
传输速率：传输速率是一种泛指，指的是数据从一点向另一点传输的速率。包含上面的比特率、波特率等。
通信速度：通信速度和传速速度同样也是一种泛指。比如I2C通信速度100KHz，SPI最大通信速度支持150Mbps。
比特率和波特率区别

很多人一直没明白比特率和波特率的区别，这里重点讲述一下。
1.比特率:比特（bit）相信大家都知道，1字节（Byte）等于8比特（bit）。自然，比特率就是每秒钟传送的比特数。

2.波特率:在电子通信领域，波特（Baud）即调制速率，指的是有效数据信号调制载波的速率，即单位时间内载波调制状态变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量，1波特即指每秒传输1个符号，而通过不同的调制方式，可以在一个码元符号上负载多个bit位信息。和比特率类似，你只需要把波特率中的“波特”（也就是码元符号）理解为一个传输单元即可。

3.波特率与比特率的关系

比特率=波特率x单个调制状态对应的二进制位数。

1 Baud = log2M (bit/s)

其中M是信号的编码级数。

也可以写成：Rbit = Rbaud log2M

（Rbit：比特率；Rbaud：波特率）

可以得出：两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状      态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。
实例说明

1.串口9600波特率

串口传输速率为9600bps，每秒可传输多少字节？

起始位：1

数据位：8

停止位：1

校验位：0

传输1字节数据，需要传输10bit，因此：

9600 ÷ 10 =960Byte

即（常规）串口9600波特率每秒传输960字节。

经过Arm M0 芯片测试，在115200bps下传输20个字节数据耗时1.755ms(理论值=((20*10bit)/115200)*1000ms=1.736ms)。

2.I2C通信速度100KHz

I2C通信速度100KHz是什么意思？

I2C属于同步通信，有一根时钟线（SCL），我们说的100KHz一般指的就是这个时钟线的频率。

提示：

这里I2C 100KHz表示通信速度，串口波特率9600也是表示通信速度，只是表现方式不同而已。

3.SPI通信速率150Mbps

SPI数据传输速率最大150Mbps是什么意思？

通信速度，或者通信速率的表现方式有很多种，这里SPI的150Mbps和串口9600bps有所不同，因为传输格式有差异。

这里SPI和上面I2C的类似，指的是时钟。

一、信道容量和吞吐量

信道容量是指互信息量的最大值。具体地说，在一定带宽和信噪比（信干比）下，借助某种编码方式实现无差错传输时可以达到的最大速率，是一个上界，在实际应用中，传输速率小于等于信道容量。考察的对象主要是实际物理信道传输信息的能力，不针对特定的传输技术及编码方案。
	
吞吐量是指某个系统在单位时间内正确传输的信息比特数，并非一个上界。如果引入了某种编码方案，那么在计算吞吐量的时候，一定要把冗余比特（如校验位）除去。另外，吞吐量更侧重于系统层面，例如某个小区的吞吐量。吞吐量考量的主要对象是传输技术（如接入方式，复用方式；双工方式，协作方式等）。在MAC层协议设计时，经常假设信道传输无误码，数据包不能被正确接收的原因在于丢包和碰撞，相应得到的吞吐量比实际吞吐量大，所以一般文章在计算吞吐量之前都会给出定义及相应的假设。
 

二、链路和信道

链路：

    链路指无源的点到点的物理连接。

    有线通信时，链路指两个节点之间的物理线路，如电缆或光纤。无线电通信时，链路指基站和终端之间传播电磁波的路径空间。水声通信时链路指换能器和水听器之间的传播声波的路径空间。

信道：

    信息是抽象的，但传送信息必须通过具体的媒质。例如二人对话，靠声波通过二人间的空气来传送，因而二人间的空气部分就是信道。邮政通信的信道是指运载工具及其经过的设施。无线电话的信道就是电波传播所通过的空间，有线电话的信道是电缆。每条信道都有特定的信源和信宿。在多路通信，例如载波电话中，一个电话机作为发出信息的信源，另一个是接收信息的信宿，它们之间的设施就是一条信道，这时传输用的电缆可以为许多条信道所共用。在理论研究中，一条信道往往被分成信道编码器、信道本身和信道译码器。人们可以变更编码器、译码器以获得最佳的通信效果，因此编码器、译码器往往是指易于变动和便于设计的部分，而信道就指那些比较固定的部分。但这种划分或多或少是随意的，可按具体情况规定。例如调制解调器和纠错编译码设备一般被认为是属于信道编码器、译码器的，但有时把含有调制解调器的信道称为调制信道；含有纠错编码器、译码器的信道称为编码信道。

无线信道：

    无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。

 

参考文献：信道容量与吞吐量之间的关系与区别？ - hikinglau的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/36364638/answer/104257616

                  计算机网络（第七版），谢希仁，电子工业出版社，2017.

                  链路-百度百科-https://baike.baidu.com/item/%E9%93%BE%E8%B7%AF/9410314?fr=aladdin

                  信道-百度百科-https://baike.baidu.com/item/%E4%BF%A1%E9%81%93/499862?fr=aladdin