En informática , el ancho de banda es la velocidad máxima de transferencia de datos a través de una ruta determinada. El ancho de banda puede caracterizarse como ancho de banda de red , [1] ancho de banda de datos , [2] o ancho de banda digital . [3] [4]
Esta definición de ancho de banda contrasta con el campo del procesamiento de señales, las comunicaciones inalámbricas, la transmisión de datos por módem, las comunicaciones digitales y la electrónica , [ cita requerida ] en el que el ancho de banda se utiliza para referirse al ancho de banda de la señal analógica medido en hercios , es decir, el rango de frecuencia. entre la frecuencia más baja y más alta alcanzable y al mismo tiempo alcanzar un nivel de degradación bien definido en la potencia de la señal. La tasa de bits real que se puede lograr depende no sólo del ancho de banda de la señal sino también del ruido del canal.
El término ancho de banda a veces define la tasa de bits neta , la tasa de bits máxima , la tasa de información o la tasa de bits útiles de la capa física , la capacidad del canal o el rendimiento máximo de una ruta de comunicación lógica o física en un sistema de comunicación digital. Por ejemplo, las pruebas de ancho de banda miden el rendimiento máximo de una red informática. La velocidad máxima que se puede mantener en un enlace está limitada por la capacidad del canal Shannon-Hartley para estos sistemas de comunicación, que depende del ancho de banda en hercios y del ruido en el canal.
El ancho de banda consumido en bit/s corresponde al rendimiento logrado o buen rendimiento , es decir, la tasa promedio de transferencia de datos exitosa a través de una ruta de comunicación. El ancho de banda consumido puede verse afectado por tecnologías como la configuración del ancho de banda , la gestión del ancho de banda , la limitación del ancho de banda , el límite del ancho de banda , la asignación del ancho de banda (por ejemplo , el protocolo de asignación del ancho de banda y la asignación dinámica del ancho de banda ), etc. El ancho de banda de un flujo de bits es proporcional al ancho de banda de la señal consumido promedio. en hercios (el ancho de banda espectral promedio de la señal analógica que representa el flujo de bits) durante un intervalo de tiempo estudiado.
El ancho de banda del canal puede confundirse con el rendimiento de datos útiles (o buen rendimiento). Por ejemplo, es posible que un canal con x bits/s no necesariamente transmita datos a una velocidad x , ya que los protocolos, el cifrado y otros factores pueden agregar una sobrecarga apreciable. Por ejemplo, gran parte del tráfico de Internet utiliza el protocolo de control de transmisión (TCP), que requiere un protocolo de enlace de tres vías para cada transacción. Aunque en muchas implementaciones modernas el protocolo es eficiente, agrega una sobrecarga significativa en comparación con protocolos más simples. Además, se pueden perder paquetes de datos, lo que reduce aún más el rendimiento de datos útiles. En general, para cualquier comunicación digital eficaz se necesita un protocolo de encuadre; Los gastos generales y el rendimiento efectivo dependen de la implementación. El rendimiento útil es menor o igual a la capacidad real del canal menos los gastos generales de implementación.
El ancho de banda asintótico (formalmente rendimiento asintótico ) de una red es la medida del rendimiento máximo para una fuente codiciosa , por ejemplo, cuando el tamaño del mensaje (el número de paquetes por segundo de una fuente) se acerca a la cantidad máxima. [5]
Los anchos de banda asintóticos generalmente se estiman enviando una cantidad de mensajes muy grandes a través de la red, midiendo el rendimiento de un extremo a otro. Al igual que con otros anchos de banda, el ancho de banda asintótico se mide en múltiplos de bits por segundo. Dado que los picos de ancho de banda pueden sesgar la medición, los operadores suelen utilizar el método del percentil 95 . Este método mide continuamente el uso del ancho de banda y luego elimina el 5 por ciento superior. [6]
El ancho de banda digital también puede referirse a: tasa de bits multimedia o tasa de bits promedio después de la compresión de datos multimedia ( codificación de fuente ), definida como la cantidad total de datos dividida por el tiempo de reproducción.
Debido a los requisitos imprácticamente altos de ancho de banda de los medios digitales sin comprimir , el ancho de banda multimedia requerido se puede reducir significativamente con la compresión de datos. [7] La técnica de compresión de datos más utilizada para la reducción del ancho de banda de los medios es la transformada de coseno discreta (DCT), propuesta por primera vez por Nasir Ahmed a principios de la década de 1970. [8] La compresión DCT reduce significativamente la cantidad de memoria y ancho de banda necesarios para las señales digitales, capaz de lograr una relación de compresión de datos de hasta 100:1 en comparación con los medios sin comprimir. [9]
En el servicio de alojamiento web , el término ancho de banda a menudo se utiliza incorrectamente para describir la cantidad de datos transferidos hacia o desde el sitio web o servidor dentro de un período de tiempo determinado, por ejemplo, el consumo de ancho de banda acumulado durante un mes medido en gigabytes por mes. [ cita necesaria ] [10] La frase más precisa utilizada para este significado de una cantidad máxima de transferencia de datos cada mes o período determinado es transferencia de datos mensual .
Una situación similar también puede ocurrir para los ISP usuarios finales, especialmente donde la capacidad de la red es limitada (por ejemplo, en áreas con conectividad a Internet poco desarrollada y en redes inalámbricas).
Esta tabla muestra el ancho de banda máximo (la tasa de bits neta de la capa física) de las tecnologías comunes de acceso a Internet. Para obtener listas más detalladas, consulte
La ley de Edholm , propuesta por Phil Edholm y que lleva su nombre en 2004, [11] sostiene que el ancho de banda de las redes de telecomunicaciones se duplica cada 18 meses, lo que ha demostrado ser cierto desde la década de 1970. [11] [12] La tendencia es evidente en los casos de Internet , [11] celular (móvil), LAN inalámbrica y redes de área personal inalámbricas . [12]
El MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) es el factor más importante que permite el rápido aumento del ancho de banda. [13] El MOSFET (transistor MOS) fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, [14] [15] [16] y se convirtió en el componente básico de la tecnología de telecomunicaciones moderna . [17] [18] El escalado continuo de MOSFET , junto con varios avances en la tecnología MOS, ha permitido tanto la ley de Moore ( el recuento de transistores en chips de circuitos integrados se duplica cada dos años) como la ley de Edholm (el ancho de banda de comunicación se duplica cada 18 meses). [13]