什么是互联网带宽？如何测量互联网带宽

网络是数字世界的基础。许多终端用户对于网络可能没有太多的概念，但开发者都明白网络对应用程序的生产力水平至关重要。

用户喜欢流畅、快速和可靠的实时通信。网络除了会影响媒体（比如在线视频通信或推流）服务的质量，还会影响日常办公软件的使用，比如电子邮件和文件的传输共享。

开发者负责提升用户对于网络带宽的体验，包括网络延迟、丢包和抖动。了解互联网带宽的测量和实现方法，是开发者向用户交付服务的关键因素之一。

在探讨带宽前我们需要了解以下关键概念：

实际的带宽会随着时间的推移发生波动和不可预知的变化；
大多数情况下，传输和接收端之间的带宽不是均匀分布的；
估算 VoIP 和 WebRTC 的带宽是为了获得尽可能接近实际带宽的数值，这将决定媒体传输质量；
根据最佳估算，我们可以计算出能发送或接收的最大比特率。

本文我们将介绍什么是互联网带宽以及互联网带宽与实时通信的关系。

什么是互联网带宽？

什么是带宽？简单来说，它指的是信息通过网络从一个地点传输到另一个地点的速率。标准程序要求将带宽从比特率转换为以比特/秒（bps）为单位的速率。

带宽或者连接的传输能力，是评估网络或互联网服务提供商的可靠性和速度的关键指标。

我们可以通过一些方法来确定网络带宽需求，还可以通过测量最大吞吐量、平均吞吐量和最佳吞吐量来确定数据流。

另外，一些技术领域在很大程度上对于带宽存在高度的依赖。例如，带通滤波器是一种频率测量器，将特定频率范围内的信号（比如无线电信号）传输过去，阻断这个频率范围以外的信号，达到选择性传输的目的。

以自来水管作比喻的话，带宽实际上就是水管的流量。带宽是信息在通信中的传递速度。我们可以用加仑/分钟来替代比特/秒作为带宽的测量单位。最大带宽理论上是指在给定时间内能通过管道的最大水量，实际带宽即流经管道的水量。

业内一般用 bps 代表“比特/秒”，作为带宽的基础测量单位。现在也会使用“兆比特每秒”、“千兆比特/秒”和“太比特/秒”等计量单位来统计更大的数据传输率。

字节/秒是另一种常见的带宽表示方法，通常用大写的 B 来表示。例如，10MB/s（或 10MBps）表示每秒 10 兆字节的传输率。

带宽的工作原理

网络带宽与网络可同时发送和接收的数据量直接相关。带宽指的是单位时间内能通过链路的数据量。

较大直径的管道可以输送较大的水量，这个概念同样适用于带宽。一个连接通道中每秒可传输的数据越多，代表这个连接的容量越大。

带宽的增加也意味着成本的增加。因此，吞吐量为 1 Gbps 的互联网专线（DIA）的成本一般会高于吞吐量为 250 Mbps 的连接。

带宽 VS. 传输速率

人们总喜欢将带宽与速度划等号，这是不对的。互联网服务提供商（ISP）的营销也在加深这种误解，他们常说的提高网速实际上指的是提高带宽。

带宽是给定时间内传输一定数量的数据的能力，而速度是数据被传输的速度。我们再用一次水管的比喻，速度是指水通过管道的速度，而带宽是指在给定时间内可以通过管道的水量。

带宽的重要性

在住宅或企业等典型部署环境中往往会预留一些带宽。路由器、调制解调器、电缆或正在使用的无线频率都包含在该带宽中。但在有些情况下，网络管理员或互联网/广域网（WAN）供应商会故意限制用户的可用带宽。

如果多个用户使用同一连接访问互联网，就必须共享带宽。一些设备会使用大量的数据，比如 4K 流媒体电视，而大多数线上研讨会只消耗一小部分视频推流服务带宽。

如果你想要某个应用程序运行，但不需要它全速运行，就可以限制该应用可消耗的带宽量。带宽控制是指人为减少可用数据传输率的过程。

一些下载管理器和许多云存储、种子下载、在线备份和路由平台有带宽管理功能。这些都是为了处理那些消耗大量带宽的应用程序或算法，因此有必要采用一些控制方法来限制他们的带宽使用。

例如，我们要下载一个 10GB 的文件。如果你使用下载管理器，可以告诉软件只使用 10% 的可用带宽，这样下载不会花费几个小时，也不会占用所有的带宽。

虽然这无疑会增加总的下载时间，但它也会释放出更多的带宽用于其他更关键的用途，比如实时的视频传输。

带宽节流与带宽限制类似，是另一种限制带宽的方式。一些互联网服务提供商使用带宽节流来减缓特定流量（如媒体流或文件共享）的使用，或在每天的特定时间减缓所有流量，以缓解带宽的拥堵。

网络的有效性取决于多种因素，其中最重要的是可访问的带宽数量。网络性能下降有多种诱因，包括但不限于延迟、抖动和丢包。互联网速度减慢可能是因为设备过时、恶意软件、浏览器扩展和无线连接不稳定。

如何测量互联网带宽？

互联网带宽指的是在特定的时间段内发送和接收的数据量。该数据一般统计为以秒为单位的速率。

另外，你可以传输一个或多个已知大小的文件，并计算传输所需的时间，从而估算出带宽。用传输文件的总大小除以传输文件所需的总时间，将结果转化为比特 /秒（bps）。这是大多数速度测试采用的标准方法，来测量用户的计算机能够以多快的速度访问互联网。

虽然可用互联网带宽的总量无法测量，但测量的带宽可以用多种方式定义：

• 理论最大值

在理想条件下可达到的最大数据速率。在实践中，达到理论预测的最大传输率是不可能的。理论最大值通常只是作为一个基准，用来评估网络连接的实际性能。

• 有效带宽

带宽效率指的是给定时间内可以不间断传输的最大数据量。带宽效率通常远小于理论上的最大值。一般这个数值对于确定发送和接受的数据量，相对更加准确。

• 吞吐量

吞吐量指的是在给定时间内可以传输的数据量。吞吐量以字节/秒为单位，可以与有效带宽和理论最大值进行比较，以评估连接的性能。我们在这里所说的“吞吐量”是指典型的或平均的数据传输率，有助于衡量连接的速度。

• 有效吞吐量

术语“goodput”用于计算发送的有价值的数据量，即去掉噪音或不必要的数据后的数据量，如数据包重传或协议开销。文件大小除以传输时间就可以得到有效吞吐量。

• 传输总量方法

传输总量方法是统计指定时间范围内的所有数据传输，通常以一个月为一个周期。带宽的使用量也是最常见的计费基础。

• 第 95 百分位数法

运营商会采用第 95 百分位法来屏蔽极端消费期的带宽测量。该计划是指实时跟踪带宽消耗，并去掉前 5% 用户的数据。出于计费目的，这种方法对于了解在特定时间段内使用多少带宽是有帮助的。

在实践中，带宽随着使用和连接的变化而不断变化。因此，单一的带宽测量结果通常不能显示实际的带宽消耗。如果需要找到平均数或趋势，就要查看多个指标。

如何计算互联网带宽？

带宽通常是以比特/秒（bps）为单位。但现在的网络处理的流量比之前增长很多，通常以兆比特/秒（Mbps）或千兆比特/秒（Gbps）为单位。

此外，如果上传和下载速度相等，连接的带宽是对称的，如果一个明显比另一个慢，则是不对称的。在不对称的连接中，上传数据的能力通常低于下载能力。

在确定带宽需求前，需要弄清楚我们在网络上运行所有应用程序需要多少互联网带宽，然后测试这些计算结果。确定一次访问网络的潜在用户总数，然后用这个数字乘以每个应用程序的带宽需求，以了解需要的容量。

可以使用这种计算方法来确定你的带宽需求：总应用吞吐量=（应用吞吐量）x（并发用户数）。

不过这样计算出的数量可能太大，ISP 提供的带宽很难匹配。

但这个数据能帮你确定需要多少个接入点来满足特定地区的带宽需求。

由于技术的进步，带宽的估算变得更加复杂；例如联通网络使用的不同材料类型，用各种光波长和时间划分多路传输的光纤替代铜质光纤，可以一次传输更多的数据，从而获得更高的带宽。

带宽测试可以确定有效带宽或一条链路在特定传输媒介上，所能提供的最大稳定数据传输率。在带宽测试中，连接的速度是通过对一个文件从源头到目的地再返回所需的时间进行计时来测量的。

一旦确定了总的网络带宽使用量，就必须确定关键应用程序和数据的位置，并确定每个用户和会话的平均带宽需求。

以下是计算上行网络或互联网宽带连接的带宽需求的方法：

梳理一下有哪些应用程序；
计算每个程序需要传输的数据数量；
用每个程序的系统要求乘以预期的并发用户数量；
计算所有应用程序需要的总带宽。

我们也可以用同样的公式计算公有云或私有云的 WAN 或互联网带宽需求。但局域网或无线局域网的可用带宽往往远远大于广域网或 DIA 连接的带宽。因此，必须准确评估带宽需求，并跟踪链路随时间的消耗。网络管理员可以通过监测每天、每周、每月和每年的数据发送量来判断 WAN/DIA 链接是否有足够的带宽。

带宽不足，会直接导致应用和服务的性能不佳。

影响网络性能的因素之一是带宽的最大容量。数据包丢失、延迟和抖动会降低网络吞吐量，即使带宽容量很高，实际可用带宽也会很低。

什么是带宽链路的最大容量？最佳方法是统计典型的端到端网络路径的各个链接的可用带宽。其中最低带宽的连接通常被看作是瓶颈，因为它可能会限制沿途所有连接的容量。

在许多企业级网络中，多条物理线路被聚合为一条虚拟线路。例如，如果一个交换机的上行链路采用四条聚合的 1 Gbps连接，其有效吞吐量就可高达 4Gbps。如果其中两条线路发生故障，最大吞吐量将减少到 2 Gbps。

我们可以使用一些软件来调整互联网的带宽限制。通过将数据分布在几个广域网和 DIA 链路上，而不是只绑定于其中一个，这种软件定义的广域网（SD-WAN）技术可以为用户释放额外的带宽。SD-WAN 可以将成本较高的专用传输链路，比如多协议标签交换（MPLS），与成本较低的宽带互联网或蜂窝网络相结合。

为产品选择最佳的实时互动解决方案

如果终端用户的带宽过低，声网所提供的服务会自动做出调整。例如，假设一个用户使用的设备较为老旧，导致网络连接很差，声网产品会自动调整视频质量，尽可能保证流畅的用户体验，避免出现抖动和丢包等情况。

所以，声网可以帮助用户克服带宽带来的瓶颈，选择声网就相当于选择了全套的音视频实时通信解决方案。