MHz與Mbps之間的關(guān)系

1、MHz與Mbps之間的關(guān)系概念分析隨著網(wǎng)絡(luò)的普及、綜合布線的應(yīng)用日趨廣泛，傳輸?shù)燃壱灿鷣碛?，?類到 4 類再到 5 類，到目前已有6 類布線產(chǎn)品投放市場。描述語定義這些等級的主要參數(shù)就是傳輸帶寬(MHZ)。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也層出不窮。傳輸介質(zhì)從10Base5(fi纜)、10Base2&田纜)、10BaseT雙絞線)、10BaseFL纖)至U 100BaseTX(STP/UTP)類 UTP) 100BaseFX光纖)，到目前千兆快速網(wǎng)業(yè)已出現(xiàn)。用來描述這些應(yīng)用得主要參數(shù) 則是速率(Mbps)。事實(shí)上，申農(nóng)公式早已概括出帶寬B和速率C之間的關(guān)系：C=B*Log(1+SNR)式中 B 為信道帶

2、寬，所謂帶寬是指能夠以適當(dāng)保真度傳輸信號的頻率范圍，其單位似Hz,它是信道本身國有的，與所載信號無關(guān)。SNR為信噪比，它由系統(tǒng)的發(fā)收設(shè)備以及傳輸系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境共同決定。而速率C是一個(gè)計(jì)算結(jié)果，它由B和SNR共同決定，其單位為bps,在概念上表征為每秒傳輸?shù)?二進(jìn)制位數(shù)?？梢姡o定信道，則帶寬 B也隨之給定，改變信噪比SNR可得到不同的傳 輸速率C。MHz與Mbps有著一對多的關(guān)系，即同樣帶寬可以傳輸不同的位流速率。同時(shí)，Mbps 是依賴于應(yīng)用的；而MHz 則與應(yīng)用無關(guān)。技術(shù)探討如果要給與打一個(gè)形象的比喻，那么汽車時(shí)速與引擎轉(zhuǎn)速恰到好處。當(dāng)給定旋轉(zhuǎn)速度，在齒輪已知的情況下可以計(jì)算出汽車的速度

3、。在這個(gè)類比當(dāng)中， 齒輪起了一個(gè)橋梁的作用。事實(shí)上，齒輪之于汽車和引擎就如編碼系統(tǒng)之于速率和帶寬。編碼是為計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息傳輸而被采用的。通過對信息進(jìn)行編碼，許多技術(shù)上的問題，比如同步、帶寬受限等都可以得到解決。編碼對于信息的可靠傳輸是至關(guān)重要的。目前有兩種基本的編碼系列。第一種是每 N 位添加一個(gè)同步位，以使同步成為可能（如當(dāng)N=1時(shí)，為Manchester編碼；當(dāng)N=4時(shí)，為4B5B編碼），但這 需要一個(gè)比原來更大的帶寬。而且同步位越多，帶寬需要越大。為了減小帶寬，采用每7位添加一個(gè)同步位（即7B8B編碼）的編碼系統(tǒng)是可能的，但隨之而 來的是，當(dāng)傳輸較長一串相同類型的位流時(shí)，同步就變得非常困

4、難了。另一種編碼系列是通過增加電平個(gè)數(shù)以減小帶寬，電平數(shù)越多，帶寬需要越少。然而，當(dāng)傳輸一長串由 0 編碼后得到的連續(xù)信號時(shí)，同步就變得幾乎不可能了。如，當(dāng)我們采用 5 個(gè)電平數(shù)的時(shí)候就需要4 個(gè)比較器，而且每個(gè)比較器都應(yīng)該有其合適的公差范圍。這就是說，當(dāng)我們選擇電平總數(shù)的時(shí)候，我們還應(yīng)該把信噪比（SNR考慮進(jìn)去，以便能識別這幾種不同的電平。Manchester、NRZ1以及MLT-3編碼是目前主要采用的三種編碼系統(tǒng)，。它 們的傳輸因子分別為1、 0.5和0.25。這些轉(zhuǎn)變因子可以被定義為MHz 對的比率。表1 列出了幾種編碼系統(tǒng)在同步與帶寬方面的概要特征。由此看來，任何一種編碼系統(tǒng)都有其技術(shù)

5、上的限制。此外，還有一些參數(shù)比如直流元件也對編碼提出某些限制，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)前主要幾種編碼系統(tǒng)都是兼而使用以便對帶寬與同步作出折衷，或者有所偏重，比如，一個(gè)對同步要求比較高的應(yīng)用可以選擇Manchester編碼系統(tǒng)或者其他能夠產(chǎn)生時(shí)序的編碼 方式。又如，采用MLT-3編碼的100 Mbps應(yīng)用，需要25 MHz的帶寬；當(dāng)聯(lián)合 使用4B5B編碼方式時(shí)，系統(tǒng)就需增加額外的25 Mbps開銷，整個(gè)系統(tǒng)需要31.25 MHz 的帶寬，其好處是系統(tǒng)在同步方面變得更容易了。另外，值得一提的是，100快速以太網(wǎng)使用的是5B6B編碼系統(tǒng)（IEEE802.13）這可以說是對帶寬與同步折衷的典型范例。表 2列出

6、了當(dāng)前部 分應(yīng)用及其所采用的編碼系統(tǒng)。結(jié)論作為用戶，最感興趣的是通信速率。速率是從應(yīng)用層次對通信作出描述的。為提高通信速率，有兩個(gè)途徑可以考慮：一個(gè)是提高線纜系統(tǒng)的傳輸性能，由此決定了帶寬；另一個(gè)是選擇合適的 編碼系統(tǒng)，從而決定了轉(zhuǎn)換因子。布線制造廠家早已開發(fā)出能夠支持100 MHz以上的5類電纜系統(tǒng)。而且他們還在繼續(xù)投資研究開發(fā)更高性能的電纜系統(tǒng)。國際組織如EIAAA/TIA， ISO/IEC已經(jīng)制定出通過帶寬來定義局域網(wǎng)組件級別的標(biāo)準(zhǔn)。盡管帶寬在物理上受到限制，但是通過合適得編碼系統(tǒng)可以獲得更高的通信速率。尤其需要指出的是，編碼系統(tǒng)是依賴于應(yīng)用的，這意味著一個(gè)具有相同位流速率但采用不同編碼方式的新應(yīng)用，并不一定能得到原系統(tǒng)的支持，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果僅僅考慮那些支持目前已有應(yīng)用系統(tǒng)的布線組件，并且選擇位流速率MHz 來描述的話，那么這將導(dǎo)致嚴(yán)重錯誤的決策。從這個(gè)角度來說，任何一