物理层系统带宽的计算方法

2.电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz,信噪比为30dB,则该系统的最大数据传输速率为(30Kbps  )。

信噪比=10log10(S/N)(dB)  香农公式 C=Wlog2(1+S/N)(b/s)

W为信道带宽 S为信道所传信号的平均功率N为信道内的高斯噪声功率

3.对于某带宽为4000Hz的低通信道,采用16种不同的物理状态来表示数据。按照奈奎斯特定理,信道的最大传输速率是(32Kbps )

根据奈奎斯特定律,信道的极限速率(码元速率)等于信道带宽(低通信道)的2倍(理论状态),理想低通信道的最高大码元传输速率RB=2B (其中B是理想低通信道的带宽)。解释下码元速率,信息速率。码元速率RB即单位时间里传送的码元个数。单位(Baud)信息速率Rb是指单位时间里传送的信息量。单位(bit/s,或bps),多进制的码元速率和信息速率的关系 Rb=RB*log2 N(N为进制数,二进制是N为2,就是只能表示两个电平,高和低)。可以看出,对于二进制的信号,码元速率和信息速率在数值上是相等的。

4.若某通信链路的数据传输率为2400bps,采用4相位调制,则该链路的波特率为(1200波特 )

波特率:在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示(也就是每秒调制的符号数),其单位是波特(Baud,symbol/s)波特率是传输通道频宽的指标。

数据传输速率:每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,也就是每秒钟传送的二进制位数,简称比特率。

波特率与比特率的关系为:比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。
I=S*log2(N)
其中I为传信率,S为波特率,N为每个符号负载的信息量,以比特为单位。两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率;四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍;八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍;依次类推。
5.两个网段在物理层进行互联时,要求( 数据传输率相同,数据链路层协议可不同 )。

桌面云的网络带宽与用户行为强相关,下面仅根据客户业务需求、以及业务模型带宽经验值分析,给出带宽需求分析如下:

根据上面的带宽,可得出各种应用场景的带宽要求。
OA办公每用户平均带宽需求=(15kbps*20%(空闲)+150kbps*19%(互联网浏览)+150kbps*40%(文档编辑)+400kbps*20%(PPT/图片浏览)+5000kbps*1%(视频浏览))/70%(带宽利用率)=316kbps。

在计算机网络、IDC机房中,其宽带速率的单位用bps(或b/s)表示;换算关系为:1Byte=8bit
   1B=8b        ---------- 1B/s=8b/s(或1Bps=8bps)
    1KB=1024B    ---------- 1KB/s=1024B/s
    1MB=1024KB   ---------- 1MB/s=1024KB/s
    在实际上网应用中,下载软件时常常看到诸如下载速度显示为128KB(KB/s),103KB/s等等宽带速率大小字样,因为ISP提供的线路带宽使用的单位是比特,而一般下载软件显示的是字节(1字节=8比特),所以要通过换算,才能得实际值。然而我们可以按照换算公式换算一下:
   128KB/s=128×8(Kb/s)=1024Kb/s=1Mb/s即:128KB/s=1Mb/s
    理论上:2M(即2Mb/s)宽带理论速率是:256KB/s(即2048Kb/s),实际速率大约为80--200kB/s;(其原因是受用户计算机性能、网络设备质量、资源使用情况、网络高峰期、网站服务能力、线路衰耗,信号衰减等多因素的影响而造成的)。4M(即4Mb/s)的宽带理论速率是:512KB/s,实际速率大约为200---440kB/s。

 

第一步,理解LTE系统中数据的传递方式。
LTE系统中下行发射端的信号处理过程是:一个数字信号源(有效数据,即bit流)经过编码加扰、速率适配后称为复制信号;复制信号经过“比特到符号”的映射(基带调制)成为频域信号;频域信号经过IFFT后由频域信号变为时域信号,时域信号加上循环前缀,然后进行射频调制,最后通过天线发射出来。整个LTE系统中传递的信号分为两种形态:数字信号和模拟信号。空中传递的是模拟信号,模拟信号其实就是电磁波,电磁波是物理层(传播媒介)的概念,无法直接衡量;我们可衡量的是上层的数据包——既帧。
第二步:理解LTE系统的帧结构。
帧的定义来源于OSI系统模型。OSI模型分为7层,即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,每一层都定义了针对不同通信级别的协议;其中底层的1~4层关注的是原始数据的传输,而帧就是数据链路层的概念,用来管理和统计传输的数据。
LTE系统中,一个无线帧为10ms;一个无线帧包含10个子帧,每个子帧1ms。每个LTE子帧分为2slot(时隙),每个时隙包含7symbol(一个时隙中OFDM 符号个数取决于循环前缀长度和子载波间隔,普通循环前缀下一个时隙包含7symbol)。协议中,将每个时隙周期内占用的M个子载波和NOFDM符号组成称为一个资源格。资源格的一个元素称为资源单元(RE),物理意义是LTE系统中一个时隙内某个子载波上的一个调制符号。时域上的7个符号与频域上的12个子载波确定的84RE定义为1RBRB是调度的最小单位;而RE是调制(QPSK16QAM64QAM)的最小单位。当LTE系统中采用64QAM调制时效率最高,为6bit/RE。另外,我们实际的调制效率还与码率有关。
第三步,理解吞吐量的概念。计算吞吐量就是计算每秒可承载多少bit的数据。
我们只要知道了每秒的可用RE个数就可以计算系统速率了。考虑到不同MIMO模式下的码字复用率不同,另外还有部分的系统开销。因此小区物理层理论峰值速率(bit/s)为:
不同MIMO的码字复用比率 × 不同带宽对应的RB数量 × 12(频域上每RB所有的子载波数) × 14(时域上每个子帧所有的符号数symbols)× [1-损耗(导频损耗,信道占用损耗等)× 调制符号效率× 10001s内子帧数量)× rate1
 
说明:
  • 损耗包括:信道占用损耗和下行导频损耗。其中信道占用损耗为:PDCCH的开销,当下行子帧PDCCH仅占一个符号并且该PDCCH符号为下行子帧的第一个符号时PDCCH的开销最小,一个下行子帧中占用的子载波数为8个,因此PDCCH的开销为8/14*12= 1/21。用于PUSCH解调的RS, 一个Slot占用一个符81/7;而下行导频损耗根据导频损耗图为:1天线发射时为4/84=1/21, 2天线发射时为2/21, 4天线发射时为12/84=1/7
  • 码字复用率:MIMO 2×2的复用率为2MIMO 4×4的复用率为4MU-MIMO 复用率为2
  • 不同带宽对应不同的RB
  • 调制符号效率:不同调制方式下QPSK,16QAM,64QAM的调制符号效率为:246
 
例子1:计算FDD LTE系统20M, 2*2 MIMO, 64QAMCode Rate1时,单小区下行物理层理论速率为:2 * 100*12 * 14 * (1  1/21  2/21) * 6 * 1000 = 172.8Mbps
 
例子2:计算FDD LTE系统20M, MU-MIMO, 64QAMCode Rate1时,单小区上行物理层理论速率为:2 * 96 * 12 * 14 * (1  1/7) * 6 * 1000 = 165.9Mbps
 
说明:
96的来由: 20M 带宽包含100RB, 其中PUCCH占用2RB, 因此可用于PUSCH传输的为98RB,但由于MU-MIMO时受限于单个DSP最多只能处理32RB的约束,因而3DSP最多只能处理96RB
 

1.帧率:就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数,也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次,通常用fps(Frames Per Second)表示。每一帧都是静止的图象,快速连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画

 

2.比特率:是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps(BitPerSecond),

 

比特率越高,传送的数据越大。比特率表示经过编码(压缩)后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示,而比特就是二进制里面最小的单位,要么是0,要么是1。比特率与音、视频压缩的关系,简单的说就是比特率越高,音、视频的质量就越好,但编码后的文件就越大;假如比特率越少则情况恰好相反。2 N+ T4 h4 s( q. C' R8 m
3 R8 P. m( g( t' {
3.码率(DataRate):是指视频文件在单位时间内使用的数据流量,是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下,视频文件的码流越大,压缩比就越小,画面质量就越高。

 

(1)码率计算公式

    码率=采样率 X 位深度 X 声道

(2)文件大小

    文件大小=码率 X 时长 注:此计算公式对未压缩的wav格式文件有效,不适用于mp3等被压缩的文件。

(3)几点原则

    a. 码率和质量成正比,但是文件体积也和码率成正比。这是要牢记的;

    b. 码率超过一定数值,对图像的质量没有多大影响;

    c. 如果是1M的宽带,在网上只能看不超过1024kbps的视频,超过1024kbps的视频只能等视频缓冲才能顺利观看。

 

4. 分辨率:影响图像大小,与图像大小成正比:分辨率越高,图像越大;分辨率越低,图像越小。


上行带宽就是本地上传信息到网络上的带宽。

上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率,比如用FTP上传文件到网上往,影响上传速度的就是“上行速率”。

下行带宽就是从网络上下载信息的带宽。

下行速率是指用户电脑从网络下载信息时的数据传输速率,比如从FTP服务器上文件下载到用户电脑,影响下传速度的就是“下行速率”。" n

二、传输带宽计算:


比特率大小×摄像机的路数=网络带宽至少大小;/ W5 g' f7 C; K$ E  W

注:监控点的带宽是要求上行的最小限度带宽(监控点将视频信息上传到监控中心);

监控中心的带宽是要求下行的最小限度带宽(将监控点的视频信息下载到监控中心);

 

例:电信2Mbps的ADSL宽带,50米红外摄像机理论上其上行带宽是512kbps=64kb/s,其下行带宽是2Mbps=256kb/。
 
例:监控分布在5个不同的地方,各地方的摄像机的路数:n=10(20路)1个监控中心,远程监看及存储视频信息,存储时间为30天。

 

不同视频格式的带宽及存储空间大小计算如下: 
地方监控点:

  • aCIF视频格式每路摄像头的比特率为512Kbps,即每路摄像头所需的数据传输带宽为512Kbps,10路摄像机所需的数据传输带宽为:7 j/ y:
    512Kbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)≈5120Kbps=5Mbps(上行带宽)
    即:采用CIF视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为5Mbps;/[

  • D1视频格式每路摄像头的比特率为1.5Mbps,即每路摄像头所需的数据传输带宽为1.5Mbps,10路摄像机所需的数据传输带宽为:$ 1.5Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=15Mbps(上行带宽)即:采用D1视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为15Mbps;

  • 720P(100万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为2Mbps,即每路摄像头所需的数据传输带宽为2Mbps,10路摄像机所需的数据传输带宽为:2Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=20Mbps(上行带宽)  即:采用720P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为20Mbps;8 t8 I

     

  • 1080P(200万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为4Mbps,浙江监控批发网络编码板即每路摄像头所需的数据传输带宽为4Mbps,10路摄像机所需的数据传输带宽为:4Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=40Mbps(上行带宽)3

    即:采用1080P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为40Mbps;)

监控中心:

  • CIF视频格式的所需带宽:
    512Kbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=Kbps=25Mbps(下行带宽)
    即:采用CIF视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少25Mbps5 ?

  • D1视频格式的所需带宽:
    1.5Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=75Mbps(下行带宽)
    即:采用D1视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少75Mbps

     

  • 720P(100万像素)的视频格式的所需带宽:% l$ T: `. @; ]. r+ g
    2Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=100Mbps(下行带宽)8 
    即:采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少100Mbps

  • 1080P(200万像素)的视频格式的所需带宽:
    4Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=200Mbps(下行带宽)' 
    即:采用1080P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少200Mbps; \* 

     

     

     

三、存储空间计算:https://blog.csdn.net/u012908515/article/details/54343180

监控系统视频图像存储几种的方式

技术上可能的如下几种,但每家厂商并不完全一样:

  • IPC本地可以存(插存储卡);

  • 小规模方案前端嵌入式NVR内置硬盘可以存;

  • 大规模方案后端CVR存储平台本地硬盘或者存储管理服务器本地硬盘可以存;

  • 大规模方案后端存储服务器可以挂载IPSAN、NAS、FCSAN、私有云存储;

     

 

存储空间的大小 = 码率×时间×监控点路数÷0.9(磁盘格式化的损失10%空间)

 

用公式表达为:

例如: 50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为:

 

  384kb/s×3600×24×30×50×1.1 ≈ 46.348TB

 

              单个摄像机每天所需存储容量一览

 

    • 50路存储30天的CIF视频格式录像信息的存储空间所需大小为:
      64×3600×24×30×50÷0.9=8789.1GB≈9TB
      9 Y/ |' e. j; G  b. Q1 |1 @+ L4 F$ F

    • 50路存储30天的D1视频格式录像信息的存储空间所需大小为:( 
      192×3600×24×30×50÷0.9=.2GB≈26TB6 p  \7 T$ R5 c- k
      ! a- U1 D# T. P

    • 50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为:(
      256×3600×24×30×50÷0.9=.3GB≈35TB

    • 50路存储30天的1080P(200万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为:
      512×3600×24×30×50÷0.9=.5GB≈69TB %

posted @ 2020-01-08 21:15  konglingbin  阅读(4198)  评论(0编辑  收藏  举报