位元

位元率

在电信和计算领域，位元率（BIT RATE，变数Rbit）是单位时间内传输送或处理的位元的数量。位元率经常在电信领域用作连接速度、传输速度、通道容量、最大吞吐量和数字频宽容量的同义词。

在数字多媒体领域，位元率是单位时间播放连续的媒体如压缩后的音频或视频的位元数量。在这个意义上讲，它相当於术语数字频宽消耗量，或吞吐量。

位元率规定使用「位元每秒」（bit/s 或 bps）为单位，经常和国际单位制词头关联在一起，如「千」(kbit/s或kbps)，「兆」(Mbit/s或Mbps)，「吉」(Gbit/s或Gbps) 和「太」(Tbit/s或TBPS)。

虽然经常作为"速度"的参考，位元率并不测量"距离"/时间而是"质量"/时间，所以应该把它和传播速度区分开来，传播速度依赖於传输的介质并且有通常的物理意义。

毛位元率或粗位元率是每秒物理传送的总数量，包括了有效的数据和协议头。而净位元率或有效位元率是在物理层上的一个参考点来测量的，不包括底层的协议头，比如冗余的通道编码（前向错误纠正）。

一 用法说明

正式的"位元每秒"的缩写是"bit/s"（不是"bits/s"）。在一些非正式文章，经常使用"b/s"或"bps"缩写。在更不正式的地方，通常省略了"每秒"，简单地应用为"一个128 千位元音频流"或"一个100兆位元网路"。

"位元率"有时可以与"波特率"交换使用，只有在一个数据传输系统的每一个调制转变刚好承载一个位元的时候正确。类似的，国际单位制词头中的频率的单位赫兹，如果有时候不从上下文看不是很确切，如每一个周期承载的位元数量。

大的位元率，使用国际单位制词头：

1,000 bit/s=1 kbit/s (一千位元 或 一千位元每秒)

1,000,000 bit/s=1 Mbit/s (一兆位元 或 一兆位元每秒)

1,000,000,000 bit/s=1 Gbit/s (一吉位元 或 一吉位元每秒)

当描述位元率的时候，二进位乘数词头几乎从来不使用而基本使用国际单位制词头作为标准，十进位含义，不是旧的计算机初始的二进位含义。二进位更多得应用於单位位元组/秒（byte/s），而不是电信相关的典型用法。有时在一些特殊的上下文中有必要寻找单位的定义。

二 过程

从传输速度的发展看来，摩尔定律不仅应用在电晶体的密度，同样可以用在传输速度：位元率大概每18个月提高一倍。

应用位元率提高：

year WAN LAN WLAN

2005 16 M 1 G 100 M

2000 2 M 100 M 10 M

1995 128 k 10 M 1 M

1990 19 k 1 M

1985 1 k

1970 ?

提议标准和第一个设备：

WAN LAN WLAN

1972年: Acoustic_coupler 300 波特

1985年: 1200波特

1990年: increasing Modem speed: 2400 / 4800 / 9600 / 19200 bit/s

1995年: v.34 modems with 28.8 kbit/s, v.90 modems with 56 kbit/s

1996年: ISDN with two 64 kbit/s channels

1998年: ADSL from 128 kbit/s to 8 Mbit/s, ADSL2 up to 12 Mbit/s, ADSL2+ up to 24 Mbit/s

1972年: IEEE_802.3 802.3 Ethernet 2.94 Mbit/s

1985年: 10b2 10 Mbit/s coax thinwire

1990年: 10bT 10 Mbit/s

1995年: 100bT 100 Mbit/s

1999年: 1000bT (Gigabit) 1 Gbit/s

2003年: 10GBASE 10 Gbit/s

1999年: 802.11b 11 Mbit/s

2003年: 802.11g 54 Mbit/s

2005年: 108 Mbit/s

2007年: 802.11n 540 Mbit/s

三 多媒体的位元率

在数字多媒体领域，位元率代表了信息的数量，更详细地说，存储了一个记录的每单位时间。位元率和以下几个因素相关：

原始物质也许取样在不同的频率里

取样可能使用了不同数量的位元

数据可能按照不同的方式编码

信息可能用不同的演算法或不同的程度进行数字压缩

通常，以上因素的选择的目的是在位元率的最小化和播放介质时最优化之间达到理想的平衡。

如果有损数据压缩应用在音频或虚拟数据，不同於原始的信号被引入，如果压缩是进行了，或有损数据被解压或还原，显而易见形成压缩失真。这些是否影响到质量，如果是程度依赖於压缩的方式，编码的力度，输入数据的特性，听众的感觉，听众对失真的熟悉和视听环境。

专家和高保真音响爱好者可能在很多情况下可以察觉失真，而普通的听众不会。

这一章的位元率大体上指普通听众在典型的视听环境，使用最有效的压缩，而与参考标准相比不感到明显的噪音的最小值。

四 音频 (MP3)

32 kbit/s — MW (AM) 质量

96 kbit/s — FM 质量

128 - 160 kbit/s –相当好的质量，有时有明显差别

192 kbit/s — 优良质量，偶尔有差别

224 - 320 kbit/s — 高质量，几乎不损失质量

五 其它音频

4 kbit/s — 能听到语音的最低要求（使用特殊要求 语音编码）

8 kbit/s — 电话 质量（使用语音编码）

500 kbit/s–1 Mbit/s —无损音频，格式为FLAC, wavpack或Monkey's Audio

1411 kbit/s — 脉冲编码调制 (PCM) 声音格式为光碟（CD）的数字音频

六 视频(MPEG2)

16 kbit/s — 可视电话 质量（使用者可以接受的"说话的头"照片的最低要求）

128 – 384 kbit/s — 商业导向的 视频会议系统质量

1 Mbit/s — VHS 质量

5 Mbit/s — DVD 质量

15 Mbit/s — 高清晰度电视（HDTV）质量

七 说明

由於技术原因（硬体/软体协议，管理费用，编码方案等），实际位元率在一些参考设备上明显高於上面的表格。比如：

电话电路使用μlaw或者A-law 压缩扩展 (脉冲编码调制) — 64 kbit/s

CDs 使用 CDDA 格式— 1.4 Mbit/s