【了不起的芯片】網(wǎng)上沖浪怎么才能不卡卡卡卡卡卡呢？

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這一期，我們聊一聊網(wǎng)速、寬帶、帶寬都是什么。

▲點擊觀看視頻：網(wǎng)速、寬帶、帶寬三者之間的關(guān)系是什么？

“歪~ 師傅，我要安個網(wǎng)。”

──“網(wǎng)”指需要裝寬帶。

“好，你要多少兆的？”

──“兆”是問帶寬多大。

“百兆帶寬就行。”

“好的，10M/s的下載速度夠用了?！?/span>

──“速度”指實際網(wǎng)速。

這樣的對話大家都經(jīng)歷過，而這短短的四句也已經(jīng)覆蓋完了大家對寬帶、帶寬和網(wǎng)速的認知。這三個詞大家都不陌生，但如果要進一步解釋分別是什么，估計會因一知半解而答不上來。

我們可以這樣理解，以現(xiàn)實中的交通場景作比喻的話，道路上往返車輛川流不息，網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)信息同樣進行著雙向傳輸（上行與下行）。帶寬好比車道的寬度，網(wǎng)速則對應車流的速度。通常而言，車道越寬（帶寬越大），通過的車流速度（網(wǎng)速）就越快，但也受到紅綠燈（延遲）、進出口數(shù)（服務器負載能力）等的影響。

關(guān)于網(wǎng)速：

路上車輛行駛的速度稱為車速，網(wǎng)速自然也一樣，是衡量電腦或手機上網(wǎng)時，數(shù)據(jù)量傳輸速度的單位。車速一般用km/h表示，代表一輛車每小時行駛多少公里，而網(wǎng)速則代表每秒傳輸多少量的數(shù)據(jù)。

由于數(shù)據(jù)存儲通常以"字節(jié)" (Byte，B) 為基本單位，因此網(wǎng)速一般用B/s來表示，采用1024進制，常用單位有KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）、TB（太字節(jié)），和你熟悉的那些“幾個T”的硬盤容量單位是一致的。（1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B）

關(guān)于帶寬：

對網(wǎng)速有了初步認知后，帶寬比較常見的含義就自然能理解了，即單位時間內(nèi)，某個網(wǎng)絡可以承載傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)。再形象一點就是路有多寬──把網(wǎng)絡看作城市道路，可能有雙車道小路，也有四車道主線，甚至八車道大道，不同路線的車道數(shù)就被稱為帶寬。

因此，帶寬限定了單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，而網(wǎng)速只是對數(shù)據(jù)傳輸快慢狀態(tài)的描述。帶寬越大能支持越快的網(wǎng)速，而網(wǎng)速本身還受很多其他因素的影響，就像我們在家玩網(wǎng)游時，即便你家的Wi-Fi帶寬很大，但如果晚上高峰期同一棟樓用網(wǎng)人數(shù)過多或網(wǎng)絡延遲過高，網(wǎng)速也不會很快，游戲依然會遇到畫面卡幀等。

值得注意的是，通信行業(yè)數(shù)據(jù)存儲多以“字節(jié)”（byte）為單位，而數(shù)據(jù)傳輸則大多以“位”（bit，又名“比特”）為單位計量，帶寬便通常用bps（bit per second的縮寫，位/秒）表述。bit也是儲存信息的最小單位，只能儲存0或者1，以二進制計算，與字節(jié)的換算率為1B（byte，字節(jié)）= 8 bit。

這下你知道運營商約定俗成說的安裝百兆（100Mbps）寬帶，實際上下載東西的網(wǎng)速需要進行bit與Byte的換算，即理論上能夠達到的最高網(wǎng)速只有100/8=12.5MB/s是為啥了吧？

清楚網(wǎng)絡帶寬的含義之后，不妨來更全面認識下“帶寬”。事實上，作為通信學概念，帶寬（bandwidth）其本意是指傳輸信號時所占有的頻譜寬度。由傳輸信號的最高頻率和最低頻率決定，兩者之差就是帶寬值，因此又被稱為信號帶寬或載頻帶寬，單位計量與頻率的單位一致，為赫茲（Hz）。

是否想具體理解下這個概念？

A. 不想?！菊堉苯犹D(zhuǎn)至“寬帶”部分】

B. 想?！灸强商昧耍√貏e準備了下面這部分內(nèi)容】

首先與有線通信不同（家里的光纖入戶、撥號上網(wǎng)就是典型的有線通信），無線或移動通信是通過無線電波進行信息的傳輸。手機的使用、Wi-Fi的連接，看不見摸不著的無線電為人們帶來諸多便利。其原理就像你朝平靜的湖面扔一塊石頭，水波會傳到很遠的地方，如果這些水波可以記錄信息的話，那么隨著波紋的散去，信息也可以隨之傳播去遠方。無線電波可以在自由空間（例如空氣和真空）中傳播，只要我們通過在特定頻率的無線電波上加載信息，那么就可以達到傳遞信息的目的。

而無線電波具有不同的頻率，每一塊頻率范圍可劃分成一個頻段，稱為一個頻譜。頻譜扮演著非常關(guān)鍵的角色，但如果不加任何限制的話，誰都可以在上面加載信息進行傳輸。你是不是想問，那大家隨意傳輸、互相干擾又怎么辦呢？

沒錯，正因為頻譜也是國家重要的戰(zhàn)略性資源。2007年我國頒布的《中華人民共和國物權(quán)法》第五章第五十條就規(guī)定了“無線電頻譜資源屬于國家所有”。

如果我們也將無線通信的信息傳輸比作在四車道的高速公路上行駛，不同領(lǐng)域應用的無線電通信由政府分配的傳輸頻段不同，例如調(diào)頻廣播的87～108MHz與三大運營商位于1800MHz~2700MHz之間的4G通信主力頻段，就好比二者在不同的車道上行駛，各自的車道寬度便相當于信號帶寬。

關(guān)于寬帶：

顧名思義，寬帶與窄帶相對。既是對帶寬大小的形容，同時也是滿足一定帶寬數(shù)值，接入到廣域網(wǎng)的傳輸標準技術(shù)，即各大通信運營商提供的家用上網(wǎng)業(yè)務服務。

從1G到5G，從64kbps到千兆寬帶，盡興痛快的組團開黑、只爭一秒的直播搶貨、酣暢淋漓的摸魚追劇、便利高效的居家辦公……無論是有線通信還是無線通信，現(xiàn)代生活都越來越依賴網(wǎng)絡。四十年來的通信技術(shù)發(fā)展也可以說是非常任性了，推動著網(wǎng)絡帶寬的不斷增加，持續(xù)刷新網(wǎng)速的上限，芯片也在其中發(fā)揮了巨大的作用。

例如在光纖通信中，光電芯片負責實現(xiàn)電信號和光信號之間的相互轉(zhuǎn)換，是光通信技術(shù)產(chǎn)品的核心。據(jù)最新報道，利用光電芯片與激光器等構(gòu)成的系統(tǒng)組件，科學家們已經(jīng)在約8公里長的光纖上成功實現(xiàn)了1.84Pbit/s的傳輸速率，這相當于每秒可以傳輸約236個1TB硬盤的數(shù)據(jù)，Phys.org指出這相當于目前全球互聯(lián)網(wǎng)每秒總流量的2倍！

光是針對光電芯片，芯片自動化設計工具EDA對于半導體材料電特性分析和光電轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理這兩部分，就起到了輔助設計和模擬分析的作用。新思科技作為全球排名第一的EDA和領(lǐng)先的IP提供商，持續(xù)用科技創(chuàng)新來通過先進的芯片設計工具持續(xù)賦能數(shù)字科技方方面面的突破和迭代。