我们知道，计算机网络数据通信在传输数据时，我们总是希望它能快，误码率低，所以为了衡量一个数据通信系统的好坏，必须定义一些性能指标。下面是一些常用的性能指标，包括数据传输速率、带宽、误码率、时延和信道容量。

数据传输速率

数据传输速率主要衡量数据通信系统中数据传输能力的有效性，主要包括传码速率和传信速率.传码速率即码元速率，又称为波特率。指数据通信系统中每秒或单位时间内传输的信号符号数，单位为波特。

什么是象征？我们先来看看符号的概念。码元指的是具有固定持续时间的信号波形(数字脉冲)。我们说计算机通信的数字数据最终是以0和1的形式表达的。转换成信号传输时，比如下图只有两个波形，用一个波形代表一个信号符号。这个信号符号携带1位，即0或1等数据称为二电平信号。在该图中，横坐标代表时间，纵坐标代表电压，电压代表电信号。3伏的脉冲代表1的传输，而-3伏的脉冲代表0的传输。每个脉冲会持续一段时间，保持电压不变。脉冲的持续时间被称为码元周期T.所以，码元速率B=1/T.

想在相同的码传输速率下承载更多的数据，应该怎么做？解决方法是使用各种信号脉冲来传输数据。每个信号脉冲可以携带几个比特的0和1数据。比如下图有四个波形，对应的电压是3伏，6伏，-3伏，-6伏。每个波形代表一个符号，因此在这种情况下，每个符号将携带2位数据。也就是说，四个波形分别携带数据00、01、10和11。然后，由符号携带的信息量n(比特)与符号类型的数量(n)具有以下关系：

n=log2N

类似地，也可以使用8级或16级传输。

了解了两级和多级传输之后，就很容易理解信号传输速率的概念了。传信速率即数据速率，又称为比特率是指数据通信系统中每秒或单位时间内传输的信息比特数，其单位为比特每秒。在一定波特率下提高速率的方法是用一个符号表示更多位数。因此，数据速率(r)和符号速率(b)之间存在确定的关系，公式如下：

R=B*n=Blog2N（bps）

在例：,的一个数据通信系统中，如果某条线路上的一个信号符号持续10的-4秒，如果采用8级传输，它的码传输速率和信号传输速率是多少？

解：符号周期T=10-4秒，所以代码传输速率B=1/T=10000波特。而且因为8级传输，也就是N=8。那么信令速率r=R=Blog2N=30000bit/s/s。

带宽

在日常生活中，我们经常会听到带宽这个词。比如有人会问你家里上网的宽带带宽是多少？带宽原本是指信号的频带宽度，因为在过去很长一段时间内，通信的主干线都是模拟信道来传输模拟信号，所以带宽就是指信号允许通过这样一个信道的频带范围。例如，由于电话语音信号主要成分的频率范围是300 Hz到3400 Hz，所以在传统通信线路上传输电话语音信号的标准带宽是3400-300=3100 Hz。

在目前的数据通信系统或计算机网络中，带宽常用来表示通信线路传输数据的能力，即单位时间内从一个节点传递到另一个节点的最高数据量是多少？从这个意义上说，此时带宽的单位相当于我们前面介绍的数据传输速率，即每秒多少比特。

误码率

我们知道，数据传输的目的是保证在接收端可以恢复出原始的二进制数字序列，即接收端收到的和发送端发送的应该完全相同。但在实际传输过程中，不可避免地会受到噪声或各种外界干扰，产生误差。比如原来发的是0，在接收端会根据接收到的信号脉冲来判断，收到的是1，也就是有比特错误。误码率通常被用作衡量数据传输质量的指标。误码率Pc是指在一定的时间内接收到出错的比特数Ne与总的传输的比特数N的比值，也就是Pc=Ne/N。

在计算机通信网络中，一般要求误码率低于10的-6次方，即平均每传输1兆比特允许1比特。

例:假设在一条传输速率为每秒9600位的线路上连续传输一小时后，有150位出错。这个数据通信系统的误码率是多少？

解：ne=150 bit，N=9600*3600=34560000bit，所以误码率Pc=150/345600004.34*10-6。

时延

在实际

的数据通信系统中，我们经常会将一个分组或者是报文从一台主机出发，经过若干次通信设备的转发，最终到达目的主机。那么这一次通信总共花了多少时间？所花的时间究竟又是和什么有关系的？这一切都和一个称为时延的性能指标有关。所谓时延是指把一个数据块从一条链路的一端传送到另外一端所需的时间。

首先我们需要花时间把这个数据块发送到信道上，正如我们现在在下图中看到的这样，节点A的内部有一个发送器，由它来完成这项发送工作，所花的时间被称为发送时延。发送器在哪里？实际上是每台主机或者各网络设备中的网络适配器，也就是我们俗称的网卡来完成发送数据的功能。也就是说所谓的发送时延是节点在发送数据时使数据块从节点进入到传输介质上所需要的时间，也就是从数据块的第一个比特开始发送，就开始计时，到最后一个比特发送到传输截止，计时结束所需要的时间。知道了定义以后，那么发送时延的大小和什么有关系？很显然，一方面取决于数据块的长度，数据块越长，发送时延相对越高；还取决于什么？很显然就是发送器的发送速度，发送速度就是前面我们所说的以比特每秒为单位的信道带宽。所以发送时延的计算公式是数据块的长度除以信道的带宽。

发送时延=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）

我们来看一个形象的比喻，数据块好比是一个自驾游的车队，从A到B的信道相当于是一条高速公路，每辆汽车相当于是一个比特的数据，发送时延就相当于是这个车队从第一辆车通过高速的入口一直到最后一辆车通过入口进入高速总共所花的时间。

那么每辆车上了高速以后开始在高速公路上从A地行驶到B地那肯定也是要花时间的，那这段时间和什么有关系？很显然时间是等于路程除以速度，路程就是两地之间的距离，也就是信道的长度，单位是米；那这个速度是指什么？就是数据以信号的形式沿着信道向前传播的速度，被称为是电磁波在信道上的传播速度。这个速度一般取决于所用到的传输介质。比如对于电磁波信号来说，一般以接近光速的速度（300m/μs）传播。但随传输介质的不同而略有差别，比如在电缆中的传播速度一般为光速的77%，即200m/μs左右。像这种由于电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间被称为传播时延。传播时延的计算公式就很简单，也就是信道的长度除以电磁波在信道上的传播速度。

传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）

例：在地面上相距2000公里的两地之间通过电缆传输4000比特长的数据包，数据速率为64Kb/s,从开始发送到接收完成需要的时间为多少？

解：总时延=发送时延+传播时延=4000b/（64Kb/s）+2000km/(200m/μs）=72.5ms

信道容量

所谓信道容量是指在给定条件下给定通信路径或者是信道上所能够达到的最大的数据传输速率。因为信道容量的单位是比特每秒，所以我们也可以理解为所能够达到的最大的传信速率。那么如何去计算信道容量？根据是否有噪声的存在，我们可以分为两种情况来考虑。第一种是在无噪声存在的情况下，信道容量是根据奈奎斯特的美国科学家所发现的一个定理来计算的。这个定理称为奈奎斯特定理，若信道带宽为W，则最大码元速率为：

B=2W（Baud）

该定理说明什么？说明如果在无噪声的情况下，任何一个信道的传输速率都是有上限的，为带宽的两倍，也就是2W波特。如果超出了2W波特以后，再加上在实际的信道是有噪声存在的，那么就会出现严重的码间串扰的问题，就像我们现在所看到的，发送端的信号波形是矩形的，而对于接收端的波形出现了严重的失真，使得接收端对于接收到的码元无法判决，误码率非常高，那么这种传输就没有任何的意义。

既然传码速率是固定的，那我们如何去提高信道容量？再根据我们前面刚刚介绍过的传信速率和传码速率，在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的位数,也就是说我们可以采用多电平传输，一个码元中携带有若干比特的信息。因此数据速率（R）和码元速率有确定的关系，公式如下：

R=B*n=Blog2N=2Wlog2N（bps）

例：在一个无噪声的3000赫兹的这个信道如果采用8电平传输，问该信道可允许的最大的数据传输速率是多少？

解：N=8,W=3000HZ，则信道容量，即该信道可允许的最大数据传输速率R=2Wlog2N=18kbit/s

对于普通电话线路，带宽为3000Hz，最高波特率为6000Baud，最高数据速率可随着调制方式的不同而取不同的值。这些都是在无噪声的理想情况下的极限值。实际信道会受到各种噪声的干扰，因而远远达不到按奈奎斯特定理计算出的数据传送速率。香农（Shannon）的研究表明，有噪声信道的极限数据速率可由下面的公式计算

C=Wlog2(1+S/N)

这个公式叫做香农定理，其中，W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率，S/N叫做信噪比。由于在实际使用中S与N的比值太大，故常取其分贝数（dB）。分贝与信噪比的关系为

dB=10log10S/N

例：当S/N=1000时，信噪比为30dB。这个公式与信号取得离散值的个数无关，也就是说，无论用什么方式调制，只要给定了信噪比，则单位时间内最大的信息传输量就确定了。例如，信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，则最大数据速率为

C=3000log2(1+1000)≈3000*9.97≈30000bps

综上所述，有两种带宽的概念，在模拟信道，带宽按照公式W=f2-f1计算，例如CATV电缆的带宽为600MHz或者1000MHz；数字信道的带宽为信道能够达到的最大数据速率，例如以太网的带宽为10Mbps或100Mbps。两者可互相转换。