在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中,人們總是以“帶寬”來表示信道的數(shù)據(jù)傳輸速率,“帶寬”與“速率”幾乎成了同義詞，通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關(guān)系,所以人們可以用“帶寬”去取代“速率”。例如,人們常把網(wǎng)絡(luò)的“高數(shù)據(jù)傳輸速率”用網(wǎng)絡(luò)的“高帶寬”去表述。因此“帶寬”與“速率”在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的討論中幾乎成了同義詞；今天我們認(rèn)識(shí)下他們的關(guān)系。

信道（Channel）是在一個(gè)給定頻段內(nèi)部進(jìn)一步的細(xì)分。它就像是頻段這條高速公路上的車道，用于在特定的頻率上發(fā)送和接收無線信號(hào)。為了防止不同設(shè)備之間的信號(hào)相互干擾，頻段被劃分成多個(gè)信道。每個(gè)信道代表一個(gè)特定的頻率范圍。

舉例：

· 2.4GHz頻段：通常包含14個(gè)信道（如1-13，根據(jù)不同地區(qū)規(guī)定有所不同），但實(shí)際中只有幾個(gè)非重疊信道（通常是1、6、11）可以有效避免相鄰網(wǎng)絡(luò)間的干擾。

2.4GHz頻段信道圖示

· 5GHz頻段：提供更多的信道選擇，因此更不容易發(fā)生信道重疊和干擾問題。5GHz頻段的信道劃分因地區(qū)法規(guī)而異，但通常提供的信道數(shù)量遠(yuǎn)超2.4GHz頻段，支持更高的帶寬模式，如80MHz或160MHz。

5GHz頻段信道圖示

信道帶寬：“車道上的車輛通行能力”

信道帶寬（Channel Bandwidth）指的是通信信道能夠有效傳輸信號(hào)的頻率范圍，單位通常是赫茲（Hz）。更寬的帶寬意味著信道能夠承載更豐富的頻率成分，這在理論上允許更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。帶寬限制了信號(hào)的傳遞能力，就好比一條道路的寬度限制了車輛的通行能力。

常見的信道帶寬有20MHz、40MHz、80MHz甚至160MHz等。較寬的信道帶寬可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，但也可能有更多的干擾，導(dǎo)致更短的傳輸距離。

在Wi-Fi通信中，每個(gè)信道的帶寬是22MHz，但實(shí)際有效的帶寬是20MHz，其中有2MHz是隔離頻帶，主要起保護(hù)作用。

好比開車在高速公路上跑，跑多快因素很多，主要有車道設(shè)計(jì)是否合理，一個(gè)設(shè)計(jì)跑300碼的瑪莎拉蒂跑車，你去我們鄉(xiāng)下的馬路跑，再好的車也沒毛線用，本身車子的質(zhì)量也很關(guān)鍵，線材的導(dǎo)體和特性設(shè)計(jì)等都會(huì)直接影響，可以參考之前的高頻課程，高頻數(shù)據(jù)線與制造過程參數(shù)控制的關(guān)系課件，專業(yè)書本在介紹的時(shí)候，一般這么寫，信道在單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，信道容量和信道帶寬具有正比的關(guān)系：帶寬越大，容量越大，理論計(jì)算4M寬帶的公式是：4*1024/8 = 512K/s ,也就是說理論情況下4M寬帶網(wǎng)速下載速度最高可以達(dá)到512k/s， 基本上是這。

信道容量:信道在單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲笮盘?hào)量，表示信道的傳輸能力，信道容量有時(shí)也表示為單位時(shí)間內(nèi)可傳輸?shù)亩M(jìn)制位的位數(shù)（稱信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，簡記為bps

傳輸速率(Data Transfer Rate或 Bit Rate)傳輸速率是指單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)男畔⒘?，通常以比特每?bps）的單位來衡量，如通常所說的2M是指2兆比特每秒(即2Mbit/s)。它關(guān)乎于實(shí)際能夠傳遞的數(shù)據(jù)量，是評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)效率的關(guān)鍵指標(biāo)。傳輸速率主要受信道帶寬和頻率影響。帶寬越大，傳輸速率越大；頻率越高，傳輸速率越大。

頻率：視頻信號(hào)傳輸一般采用直接調(diào)制技術(shù)、以基帶頻率（約8MHz帶寬）的形式，最常用的傳輸介質(zhì)是同軸電纜，同軸電纜是專門設(shè)計(jì)用來傳輸視頻信號(hào)的，其頻率損失、圖像失真、圖像衰減的幅度都比較小，能很好的完成傳送視頻信號(hào)的任務(wù)，但是現(xiàn)在采用對(duì)絞線版本也可以解決音視頻傳輸問題，故很多場合在成本問題上，會(huì)來考慮對(duì)絞線版本，對(duì)于差分對(duì)的傳輸線，傳輸速率或帶寬（Mbps）=時(shí)鐘頻率（MHz）*位寬*通道數(shù)*每時(shí)鐘傳輸數(shù)據(jù)組數(shù)（cycle）,480Mbps=240MHz*1*1*2, 每個(gè)時(shí)鐘周期傳送2次數(shù)據(jù)（這跟編碼方式有關(guān)USB為NRZI），也即當(dāng)傳輸速率為480Mbps時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘頻率為240MHz，而且這個(gè)240MHz的時(shí)鐘頻率還是USB芯片里面晶振經(jīng)過倍頻得到的，實(shí)際USB晶振有12MHz,24MHz,48MHz等.

信道可以不失真地傳輸信號(hào)的頻率范圍，為不同應(yīng)用而設(shè)計(jì)的傳輸媒體具有不同的信道質(zhì)量，所支持的帶寬有所不同.

簡單講就是我們修的高速公路，如果一車道就是一個(gè)帶寬，如果幾車道，就乘以相對(duì)應(yīng)的車道，得出來就是可以跑的帶寬，對(duì)于USB數(shù)據(jù)線來說，每一個(gè)通道有兩個(gè)差分對(duì)，一個(gè)用于發(fā)送，一個(gè)用于接收。PCIe也一樣是全雙工通信，會(huì)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通道的定義也符合這一點(diǎn)。下圖為USB Type-C母座，共有兩個(gè)通道，即高速通道0和高速通道1，我們稱之為Lane 0 Adapter和Lane 1 Adapter。即通道0適配器和通道1適配器 。這里的適配器可以當(dāng)做信號(hào)轉(zhuǎn)換器來理解。USB是全雙工通信，每一個(gè)通道有兩個(gè)差分對(duì)，一個(gè)用于發(fā)送，一個(gè)用于接收。即差分對(duì)TX1+和TX1-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，差分對(duì)RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，兩個(gè)差分對(duì)組成高速通道0，即Lane 0 Adapter。同理，差分對(duì)RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，差分對(duì)TX2+和TX2-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，兩個(gè)差分對(duì)組成高速通道1，即Lane 1 Adapter。與Lane 0 Adapter和Lane 0 Adapter相連的通道稱為Lane 0和Lane 1。單通道模式就是只有l(wèi)ane 0和lane 1其中之一來傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)，另一個(gè)用作其他用途。比如USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2，都是通過單通道來傳輸數(shù)據(jù)的。其中USB 3.2 Gen 1的傳輸速度為5Gbps，因?yàn)閱瓮ǖ朗前l(fā)送和接收同時(shí)進(jìn)行，所以傳輸速度指的是發(fā)送或者接收中的一個(gè)的速度。就拿lane 0來說，有TX1+、TX1-和RX2+、RX2-這兩個(gè)差分對(duì)，lane 0的傳輸速度指的就是TX1+、TX1-差分通道的速度為5Gbps，或者說是RX2+、RX2-差分通道的速度為5Gbps，用lane 1的傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，速度同理。USB 3.2 Gen 2的傳輸速度為10Gbps，在USB 3.2 Gen 1基礎(chǔ)上翻倍了，其實(shí)就是說USB 3.2 Gen 2通過lane 0的發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度翻倍為10Gbps，同理用lane 1傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度也是10Gbps。

雙通道模式就是lane 0和lane 1都用來傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)。比如USB 3.2的USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2，USB4的USB4 Gen2x2和USB4 Gen3x2，都是通過雙通道來傳輸數(shù)據(jù)的。如何判斷是單通道模式，還是雙通道模式？“Gen”后面數(shù)字如果帶有“x2”字樣就表示雙通道模式，如果沒有“x2”字樣或者寫的是'x1'字樣，就表示單通道模式。同一個(gè)USB版本規(guī)范，雙通道模式傳輸速度是單通道傳輸速度的2倍。比如USB 3.2 Gen 1x2的傳輸速度是USB 3.2 Gen 1傳輸速度的兩倍，因?yàn)閁SB 3.2 Gen 1傳輸數(shù)據(jù)只用了一個(gè)5Gps的通道 ，而USB 3.2 Gen 1x2傳輸數(shù)據(jù)用了兩個(gè)5Gps的通道，所以傳輸速度就變?yōu)榱?0Gbps。單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2 的傳輸速度是在同樣單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 1(5Gbps)基礎(chǔ)上翻倍了，變成了10Gbps，同理，雙通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2x2的傳輸速度自然就變成了USB 3.2 Gen 2的2倍，即20Gbps。USB4的USB4 Gen2x2是雙通道傳輸，維持了USB 3.2 Gen 2x2同樣的傳輸速度20Gbps。USB4的USB4 Gen3x2也是雙通道傳輸，在USB4 Gen2x2基礎(chǔ)上翻倍，變成了40Gbps。上面提到過，從USB 3.2開始就只支持USB Type-C接口，而不再支持Type-A和Type-B接口了。這是為什么呢？因?yàn)閺腢SB 3.2開始定義了USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p通道模式，即兩組差分對(duì)用來發(fā)送，兩組差分對(duì)用來接收，需要4組差分對(duì)，只有USB Type-C接口能提供4組差分線。單通道模式是一組差分對(duì)用來發(fā)送，一組差分對(duì)用來接收。Type-A和Type-B接口只能提供2對(duì)差分線，只適用于單通道模式?？傊?，因?yàn)橐肓穗p通道傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)的模式，所以使得USB 3.2及之后的USB4都只能支持USB Type-C接口。

傳輸速率和帶寬的關(guān)系可以總結(jié)如下：

定義與單位 ：

帶寬 ：是網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸能力的最大值，通常以比特每秒（bps）為單位。例如，100 Mbps的帶寬表示網(wǎng)絡(luò)每秒最多可傳輸100兆比特的數(shù)據(jù)。

傳輸速率 ：是設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的能力，通常以比特每秒（bps）或兆字節(jié)每秒（MB/s）為單位。例如，100 Mbps的傳輸速率表示設(shè)備每秒可以傳輸100兆比特的數(shù)據(jù)6。

實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)系 ：

帶寬與速率 ：帶寬是理論上的最大傳輸能力，而傳輸速率是實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。實(shí)際傳輸速率通常受到多種因素的限制，如網(wǎng)絡(luò)擁塞、協(xié)議開銷、物理距離和設(shè)備性能等。

計(jì)算實(shí)際傳輸速度 ：實(shí)際傳輸速度可以通過公式 \實(shí)際速度 = 帶寬 *利用率估算，其中利用率受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、協(xié)議和設(shè)備限制的影響。一般情況下，利用率在50%-80%之間波動(dòng)。例如，在100 Mbps的帶寬下，實(shí)際速度可能為50-80 Mbps。比如USB 3.1標(biāo)稱的接口理論速率是10Gbps，但是其還保留了部分帶寬用以支持其他功能，因此其實(shí)際的有效帶寬大約為7.2Gbps，理論傳輸速度應(yīng)該可以達(dá)到900MB/s，目前業(yè)界普遍認(rèn)為，現(xiàn)在的USB 3.1接口還有很大的提升空間，至少應(yīng)該達(dá)到800MB/s的水平.

帶寬越大網(wǎng)速越快 ：雖然帶寬越大，理論上的最大傳輸能力越高，但實(shí)際傳輸速度還受到其他多種因素的影響，因此帶寬并不是唯一決定因素。

帶寬和傳輸速率是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，它們之間存在理論上的關(guān)系，但在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際傳輸速度還會(huì)受到多種因素的影響