Largura de banda (computação) - Bandwidth (computing)

Na computação, a largura de banda é a taxa máxima de transferência de dados em um determinado caminho. A largura de banda pode ser caracterizada como largura de banda de rede , largura de banda de dados ou largura de banda digital .

Esta definição de largura de banda está em contraste com o campo de processamento de sinais, comunicações sem fio, transmissão de dados de modem, comunicações digitais e eletrônicos , nos quais a largura de banda é usada para se referir à largura de banda do sinal analógico medida em hertz , significando a faixa de frequência entre o mais baixo e o mais alto frequência atingível, ao mesmo tempo em que atende a um nível de deficiência bem definido na potência do sinal. A taxa de bits real que pode ser alcançada depende não apenas da largura de banda do sinal, mas também do ruído no canal.

Capacidade de rede

O termo largura de banda às vezes define a taxa de bits líquida ' taxa de bits de pico', 'taxa de informações' ou 'taxa de bits útil' da camada física, capacidade do canal ou a taxa de transferência máxima de um caminho de comunicação lógico ou físico em um sistema de comunicação digital. Por exemplo, os testes de largura de banda medem a taxa de transferência máxima de uma rede de computadores. A taxa máxima que pode ser mantida em um link é limitada pela capacidade do canal Shannon-Hartley para esses sistemas de comunicação, que depende da largura de banda em hertz e do ruído no canal.

Consumo de rede

A largura de banda consumida em bit / s, corresponde ao throughput ou goodput alcançado, ou seja, a taxa média de transferência de dados bem-sucedida por meio de um caminho de comunicação. A largura de banda consumido pode ser afectada por tecnologias tais como a conformação da largura de banda , de gestão de largura de banda , largura de banda , tampa de largura de banda , alocação de banda (por exemplo protocolo alocação de banda e alocação de banda dinâmica ), etc. Uma largura de banda do fluxo de bits é proporcional à largura de banda de sinal médio consumido em hertz (a largura de banda espectral média do sinal analógico que representa o fluxo de bits) durante um intervalo de tempo estudado.

A largura de banda do canal pode ser confundida com a taxa de transferência de dados útil (ou goodput ). Por exemplo, um canal com x bps pode não necessariamente transmitir dados na taxa x , uma vez que protocolos, criptografia e outros fatores podem adicionar sobrecarga apreciável. Por exemplo, grande parte do tráfego da Internet usa o protocolo de controle de transmissão (TCP), que requer um handshake de três vias para cada transação. Embora em muitas implementações modernas o protocolo seja eficiente, ele adiciona uma sobrecarga significativa em comparação com os protocolos mais simples. Além disso, os pacotes de dados podem ser perdidos, o que reduz ainda mais o rendimento útil de dados. Em geral, para qualquer comunicação digital eficaz, é necessário um protocolo de enquadramento; a sobrecarga e o rendimento efetivo dependem da implementação. A taxa de transferência útil é menor ou igual à capacidade real do canal menos a sobrecarga de implementação.

Capacidade máxima

A largura de banda assintótica ( taxa de transferência formalmente assintótica ) para uma rede é a medida da taxa de transferência máxima para uma fonte gananciosa , por exemplo, quando o tamanho da mensagem (o número de pacotes por segundo de uma fonte) se aproxima da quantidade máxima.

As larguras de banda assintóticas são geralmente estimadas pelo envio de um número de mensagens muito grandes pela rede, medindo a taxa de transferência de ponta a ponta. Como outras larguras de banda, a largura de banda assintótica é medida em múltiplos de bits por segundo. Como os picos de largura de banda podem distorcer a medição, as operadoras costumam usar o método do 95º percentil . Este método mede continuamente o uso da largura de banda e, em seguida, remove os 5% principais.

Multimídia

A largura de banda digital também pode se referir a: taxa de bits de multimídia ou taxa de bits média após compressão de dados de multimídia ( codificação de origem ), definida como a quantidade total de dados dividida pelo tempo de reprodução.

Devido aos requisitos impraticáveis ​​de largura de banda da mídia digital não compactada , a largura de banda de multimídia necessária pode ser reduzida significativamente com a compactação de dados. A técnica de compressão de dados mais amplamente usada para redução de largura de banda de mídia é a transformada discreta de cosseno (DCT), que foi proposta pela primeira vez por Nasir Ahmed no início dos anos 1970. A compactação DCT reduz significativamente a quantidade de memória e largura de banda necessária para sinais digitais, capaz de atingir uma taxa de compactação de dados de até 100: 1 em comparação com a mídia não compactada.

Hospedagem na web

No serviço de hospedagem na Web , o termo largura de banda é freqüentemente usado incorretamente para descrever a quantidade de dados transferidos de ou para o site ou servidor dentro de um período de tempo prescrito, por exemplo, o consumo de largura de banda acumulado ao longo de um mês medido em gigabytes por mês. A frase mais precisa usada para este significado de uma quantidade máxima de transferência de dados a cada mês ou determinado período é transferência de dados mensal .

Uma situação semelhante também pode ocorrer para ISPs de usuários finais, especialmente onde a capacidade da rede é limitada (por exemplo, em áreas com conectividade com a Internet subdesenvolvida e em redes sem fio).

Conexões de Internet

Esta tabela mostra a largura de banda máxima (a taxa de bits líquida da camada física ) de tecnologias comuns de acesso à Internet. Para listas mais detalhadas, veja

• lista de larguras de banda do dispositivo
• tendências de progresso da taxa de bits
• Taxa de bits # Multimídia .

Lei de edholm

A lei de Edholm , proposta e batizada em homenagem a Phil Edholm em 2004, afirma que a largura de banda das redes de telecomunicações dobra a cada 18 meses, o que tem se mostrado verdadeiro desde os anos 1970. A tendência é evidente nos casos de redes de Internet , celular (móvel), LAN sem fio e redes de área pessoal sem fio .

O MOSFET (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico) é o fator mais importante que permite o rápido aumento da largura de banda. O MOSFET (transistor MOS) foi inventado por Mohamed M. Atalla e Dawon Kahng no Bell Labs em 1959 e passou a se tornar o bloco de construção básico da moderna tecnologia de telecomunicações . O escalonamento contínuo do MOSFET , junto com vários avanços na tecnologia MOS, permitiu a lei de Moore ( contagens de transistores em chips de circuito integrado dobrando a cada dois anos) e a lei de Edholm (largura de banda de comunicação dobrando a cada 18 meses).

Referências