【了不起的芯片】网上冲浪怎么才能不卡卡卡卡卡卡呢？

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这一期，我们聊一聊网速、宽带、带宽都是什么。

▲点击观看视频：网速、宽带、带宽三者之间的关系是什么？

“歪~ 师傅，我要安个网。”

──“网”指需要装宽带。

“好，你要多少兆的？”

──“兆”是问带宽多大。

“百兆带宽就行。”

“好的，10M/s的下载速度够用了。”

──“速度”指实际网速。

这样的对话大家都经历过，而这短短的四句也已经覆盖完了大家对宽带、带宽和网速的认知。这三个词大家都不陌生，但如果要进一步解释分别是什么，估计会因一知半解而答不上来。

我们可以这样理解，以现实中的交通场景作比喻的话，道路上往返车辆川流不息，网络中的数据信息同样进行着双向传输（上行与下行）。带宽好比车道的宽度，网速则对应车流的速度。通常而言，车道越宽（带宽越大），通过的车流速度（网速）就越快，但也受到红绿灯（延迟）、进出口数（服务器负载能力）等的影响。

关于网速：

路上车辆行驶的速度称为车速，网速自然也一样，是衡量电脑或手机上网时，数据量传输速度的单位。车速一般用km/h表示，代表一辆车每小时行驶多少公里，而网速则代表每秒传输多少量的数据。

由于数据存储通常以"字节" (Byte，B) 为基本单位，因此网速一般用B/s来表示，采用1024进制，常用单位有KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）、TB（太字节），和你熟悉的那些“几个T”的硬盘容量单位是一致的。（1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B）

关于带宽：

对网速有了初步认知后，带宽比较常见的含义就自然能理解了，即单位时间内，某个网络可以承载传输的最大数据。再形象一点就是路有多宽──把网络看作城市道路，可能有双车道小路，也有四车道主线，甚至八车道大道，不同路线的车道数就被称为带宽。

因此，带宽限定了单位时间内可以传输的最大数据量，而网速只是对数据传输快慢状态的描述。带宽越大能支持越快的网速，而网速本身还受很多其他因素的影响，就像我们在家玩网游时，即便你家的Wi-Fi带宽很大，但如果晚上高峰期同一栋楼用网人数过多或网络延迟过高，网速也不会很快，游戏依然会遇到画面卡帧等。

值得注意的是，通信行业数据存储多以“字节”（byte）为单位，而数据传输则大多以“位”（bit，又名“比特”）为单位计量，带宽便通常用bps（bit per second的缩写，位/秒）表述。bit也是储存信息的最小单位，只能储存0或者1，以二进制计算，与字节的换算率为1B（byte，字节）= 8 bit。

这下你知道运营商约定俗成说的安装百兆（100Mbps）宽带，实际上下载东西的网速需要进行bit与Byte的换算，即理论上能够达到的最高网速只有100/8=12.5MB/s是为啥了吧？

清楚网络带宽的含义之后，不妨来更全面认识下“带宽”。事实上，作为通信学概念，带宽（bandwidth）其本意是指传输信号时所占有的频谱宽度。由传输信号的最高频率和最低频率决定，两者之差就是带宽值，因此又被称为信号带宽或载频带宽，单位计量与频率的单位一致，为赫兹（Hz）。

是否想具体理解下这个概念？

A. 不想。【请直接跳转至“宽带”部分】

B. 想。【那可太好了！特别准备了下面这部分内容】

首先与有线通信不同（家里的光纤入户、拨号上网就是典型的有线通信），无线或移动通信是通过无线电波进行信息的传输。手机的使用、Wi-Fi的连接，看不见摸不着的无线电为人们带来诸多便利。其原理就像你朝平静的湖面扔一块石头，水波会传到很远的地方，如果这些水波可以记录信息的话，那么随着波纹的散去，信息也可以随之传播去远方。无线电波可以在自由空间（例如空气和真空）中传播，只要我们通过在特定频率的无线电波上加载信息，那么就可以达到传递信息的目的。

而无线电波具有不同的频率，每一块频率范围可划分成一个频段，称为一个频谱。频谱扮演着非常关键的角色，但如果不加任何限制的话，谁都可以在上面加载信息进行传输。你是不是想问，那大家随意传输、互相干扰又怎么办呢？

没错，正因为频谱也是国家重要的战略性资源。2007年我国颁布的《中华人民共和国物权法》第五章第五十条就规定了“无线电频谱资源属于国家所有”。

如果我们也将无线通信的信息传输比作在四车道的高速公路上行驶，不同领域应用的无线电通信由政府分配的传输频段不同，例如调频广播的87～108MHz与三大运营商位于1800MHz~2700MHz之间的4G通信主力频段，就好比二者在不同的车道上行驶，各自的车道宽度便相当于信号带宽。

关于宽带：

顾名思义，宽带与窄带相对。既是对带宽大小的形容，同时也是满足一定带宽数值，接入到广域网的传输标准技术，即各大通信运营商提供的家用上网业务服务。

事实上，在形容带宽什么属于宽带、什么属于窄带时，并无严格意义上的统一划定标准，尤其是随着技术进步与数据大爆炸时代的来临。就像二十年前两车道就算宽阔大路了，而如今四车道、八车道也可能堵得水泄不通。因此，运营商们的宽带标准也是一再提速，目前主流的宽带业务通常都是10~20Mbps起。

通信技术也在一路“狂飙”

从1G到5G，从64kbps到千兆宽带，尽兴痛快的组团开黑、只争一秒的直播抢货、酣畅淋漓的摸鱼追剧、便利高效的居家办公……无论是有线通信还是无线通信，现代生活都越来越依赖网络。四十年来的通信技术发展也可以说是非常任性了，推动着网络带宽的不断增加，持续刷新网速的上限，芯片也在其中发挥了巨大的作用。

例如在光纤通信中，光电芯片负责实现电信号和光信号之间的相互转换，是光通信技术产品的核心。据最新报道，利用光电芯片与激光器等构成的系统组件，科学家们已经在约8公里长的光纤上成功实现了1.84Pbit/s的传输速率，这相当于每秒可以传输约236个1TB硬盘的数据，Phys.org指出这相当于目前全球互联网每秒总流量的2倍！

光是针对光电芯片，芯片自动化设计工具EDA对于半导体材料电特性分析和光电转换数据处理这两部分，就起到了辅助设计和模拟分析的作用。新思科技作为全球排名第一的EDA和领先的IP提供商，持续用科技创新来通过先进的芯片设计工具持续赋能数字科技方方面面的突破和迭代。

想象一下十年前，几KB/s的手机图片加载要转圈很久；而如今，缓存一部1G高清电影仅需一两分钟。未来网速还将进一步提升，真正实现与城市里的各种服务实现无缝连接，与自动驾驶汽车、VR/ AR技术自然接轨等等。是不是很让人拭目以待呢？！