Tasa de bits

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Tasa de transmisión de información expresada en bits por segundo

Tasas de bits (unidades de tasa de datos)
Nombre	Signatura	Múltiplo
bit per second	bit/s	1	1
Prefijos métricos (SI)
kilobit por segundo	kbit/s	103	10001
megabit por segundo	Mbit/s	106	10002
gigabit por segundo	Gbit/s	109	10003
terabit por segundo	Tbit/s	1012	10004
Prefijos binarios (IEC 80000-13)
kibibit por segundo	Kibit/s	210	10241
mebibit por segundo	Mibit/s	220	10242
gibibit por segundo	Gibit/s	230	10243
tebibit por segundo	Tibit/s	240	10244

En telecomunicaciones e informática, la tasa de bits (tasa de bits o como variable R) es el número de bits que se transmiten o procesan por unidad de tiempo

La tasa de bits se expresa en la unidad bit por segundo (símbolo: bit/s), a menudo junto con un prefijo SI como kilo (1 kbit/ s = 1000 bit/s), mega (1 Mbit/s = 1000 kbit/s), giga (1 Gbit/s = 1000 Mbit/s) o tera (1 Tbit/s = 1000 Gbit/s). La abreviatura no estándar bps se usa a menudo para reemplazar el símbolo estándar bit/s, de modo que, por ejemplo, 1 Mbps se usa para significar un millón de bits por segundo.

En la mayoría de los entornos informáticos y de comunicación digital, un byte por segundo (símbolo: B/s) corresponde a 8 bit/s.

Prefijos

Al cuantificar tasas de bits grandes o pequeñas, se utilizan prefijos SI (también conocidos como prefijos métricos o prefijos decimales), por lo tanto:

0,001 bit/s	= 1 mbit/s (un milímetro por segundo, es decir, un poco por mil segundos)
1 bit/s	= 1 bit/s (un poco por segundo)
1.000 bits/s	= 1 kbit/s (un kilobit por segundo, es decir, mil bits por segundo)
1,000,000 bit/s	= 1 Mbit/s (un megabit por segundo, es decir, un millón de bits por segundo)
1.000 millones de bits/s	= 1 Gbit/s (un gigabit por segundo, es decir, mil millones de bits por segundo)
1,000,000 bit/s	= 1 Tbit/s (un terabit por segundo, es decir, un trillón por segundo)

Los prefijos binarios a veces se usan para tasas de bits. El estándar internacional (IEC 80000-13) especifica diferentes abreviaturas para prefijos binarios y decimales (SI) (p. ej., 1 KiB/s = 1024 B/s = 8192 bit/s y 1 MiB/s = 1024 KiB/s).

En comunicaciones de datos

Velocidad de bits bruta

En los sistemas de comunicación digital, la capa física tasa de bits bruta, tasa de bits sin procesar, tasa de señalización de datos, tasa de transferencia de datos bruta o velocidad de transmisión no codificada (a veces escrito como una variable R_b o f_b) es el número total de bits transferidos físicamente por segundo a través de un enlace de comunicación, incluidos los datos útiles y la sobrecarga del protocolo.

En caso de comunicaciones en serie, la tasa bruta de bits está relacionada con el tiempo de transmisión de bits $T_{b}$ como:

R_{b}={1 over T_{b}},

La tasa de bits bruta está relacionada con la tasa de símbolos o tasa de modulación, que se expresa en baudios o símbolos por segundo. Sin embargo, la tasa de bits bruta y el valor en baudios son iguales solo cuando solo hay dos niveles por símbolo, que representan 0 y 1, lo que significa que cada símbolo de un sistema de transmisión de datos transporta exactamente un bit de datos; por ejemplo, este no es el caso de los sistemas de modulación modernos utilizados en módems y equipos LAN.

Para la mayoría de los códigos de línea y métodos de modulación:

{displaystyle {text{Symbol rate}}leq {text{Gross bit rate}}}

Más específicamente, un código de línea (o esquema de transmisión de banda base) que representa los datos mediante modulación de pulso-amplitud con $2^N$ diferentes niveles de tensión, puede transferir $N$ bits por pulso. Un método de modulación digital (o esquema de transmisión de bandas transmisibles) utilizando $2^N$ diferentes símbolos, por ejemplo $2^N$ amplitudes, fases o frecuencias, pueden transferir $N$ bits por símbolo. Esto resulta en:

{displaystyle {text{Gross bit rate}}={text{Symbol rate}}times N}

Una excepción a lo anterior son algunos códigos de línea de sincronización automática, por ejemplo, la codificación Manchester y la codificación de retorno a cero (RTZ), donde cada bit está representado por dos pulsos (estados de señal), lo que da como resultado:

{displaystyle {text{Gross bit rate = Symbol rate/2}}}

La ley de Nyquist proporciona un límite superior teórico para la tasa de símbolos en baudios, símbolos/s o pulsos/s para un determinado ancho de banda espectral en hercios:

{displaystyle {text{Symbol rate}}leq {text{Nyquist rate}}=2times {text{bandwidth}}}

En la práctica, este límite superior solo se puede aproximar a los esquemas de codificación de línea y a la llamada modulación digital de banda lateral vestigial. La mayoría de los demás esquemas modulados por portadora digital, por ejemplo, ASK, PSK, QAM y OFDM, se pueden caracterizar como modulación de doble banda lateral, lo que da como resultado la siguiente relación:

{displaystyle {text{Symbol rate}}leq {text{Bandwidth}}}

En caso de comunicación en paralelo, la tasa de bits bruta viene dada por

sum _{i=1}^{n}{frac {log _{2}{M_{i}}}{T_{i}}}

donde n es el número de canales paralelos, M_i es el número de símbolos o niveles de la modulación en el i-ésimo canal, y T_i es el tiempo de duración del símbolo, expresado en segundos, para el i-ésimo canal.

Tasa de información

La capa física tasa de bits neta, tasa de información, tasa de bits útil, tasa de carga útil, tasa de transferencia de datos neta, tasa de transmisión codificada, tasa de datos efectiva o velocidad de cable (lenguaje informal) de un canal de comunicación digital es la capacidad excluyendo el protocolo de capa física sobrecarga, por ejemplo, bits de trama de multiplexación por división de tiempo (TDM), códigos de corrección de errores de reenvío (FEC) redundantes, símbolos de entrenamiento de ecualizador y otra codificación de canal. Los códigos de corrección de errores son comunes, especialmente en los sistemas de comunicación inalámbrica, los estándares de módem de banda ancha y las LAN modernas de alta velocidad basadas en cobre. La tasa de bits neta de la capa física es la tasa de datos medida en un punto de referencia en la interfaz entre la capa de enlace de datos y la capa física y, en consecuencia, puede incluir la sobrecarga del enlace de datos y de la capa superior.

En módems y sistemas inalámbricos, a menudo se aplica la adaptación del enlace (adaptación automática de la tasa de datos y el esquema de modulación y/o codificación de errores a la calidad de la señal). En ese contexto, el término tasa de bits máxima denota la tasa de bits neta del modo de transmisión más rápido y menos robusto, utilizado por ejemplo cuando la distancia entre el emisor y el transmisor es muy corta. Algunos sistemas operativos y equipos de red pueden detectar la "velocidad de conexión" (lenguaje informal) de una tecnología de acceso a la red o dispositivo de comunicación, lo que implica la tasa de bits neta actual. El término tasa de línea en algunos libros de texto se define como tasa de bits bruta, en otros como tasa de bits neta.

La relación entre la tasa de bits bruta y la tasa de bits neta se ve afectada por la tasa de código FEC de acuerdo con lo siguiente.

Tasa neta de bits ≤ Tasa bruta de bits · tasa de código

La velocidad de conexión de una tecnología que implica la corrección de errores de reenvío generalmente se refiere a la velocidad de bits neta de la capa física de acuerdo con la definición anterior.

Por ejemplo, la tasa de bits neta (y, por lo tanto, la "velocidad de conexión") de una red inalámbrica IEEE 802.11a es la tasa de bits neta de entre 6 y 54 Mbit/s, mientras que la tasa de bits bruta es entre 12 y 72 Mbit/s, incluidos los códigos de corrección de errores.

Did you mean:

The net bit rate of ISDN Basic Rate Interface (2 B-channels + 1 D-channel) of 64+64+16 = 144 kbit/s also refers to the payload data rates, while the D channel signalling rate is 16 kbit/s.

La tasa de bits neta del estándar de capa física Ethernet 100BASE-TX es de 100 Mbit/s, mientras que la tasa de bits bruta es de 125 Mbit/segundo, debido a la codificación 4B5B (cuatro bits sobre cinco bits). En este caso, la tasa de bits bruta es igual a la tasa de símbolo o tasa de pulso de 125 megabaudios, debido al código de línea NRZI.

En las tecnologías de comunicaciones sin corrección de errores de reenvío y otra sobrecarga de protocolo de capa física, no hay distinción entre la tasa de bits bruta y la tasa de bits neta de la capa física. Por ejemplo, la tasa de bits neta y bruta de Ethernet 10BASE-T es de 10 Mbit/s. Debido al código de línea de Manchester, cada bit está representado por dos pulsos, lo que da como resultado una frecuencia de pulso de 20 megabaudios.

La "velocidad de conexión" de un módem de banda vocal V.92 normalmente se refiere a la tasa de bits bruta, ya que no hay ningún código de corrección de errores adicional. Puede ser de hasta 56 000 bit/s en sentido descendente y 48 000 bit/s en sentido ascendente. Se puede elegir una tasa de bits más baja durante la fase de establecimiento de la conexión debido a la modulación adaptativa: se eligen esquemas de modulación más lentos pero más robustos en caso de una mala relación señal-ruido. Debido a la compresión de datos, la tasa de transmisión de datos real o el rendimiento (consulte a continuación) pueden ser mayores.

La capacidad del canal, también conocida como capacidad de Shannon, es un límite superior teórico para la tasa de bits neta máxima, sin incluir la codificación de corrección de errores de reenvío, que es posible sin errores de bits para un cierto enlace de comunicación analógico físico de nodo a nodo..

tasa neta de bits ≤ capacidad de canal

La capacidad del canal es proporcional al ancho de banda analógico en hercios. Esta proporcionalidad se llama ley de Hartley. En consecuencia, la tasa de bits neta a veces se denomina capacidad de ancho de banda digital en bit/s.

Rendimiento de la red

El término rendimiento, esencialmente lo mismo que consumo de ancho de banda digital, denota la tasa de bits útil promedio lograda en una red informática a través de un enlace de comunicación físico o lógico o a través de un nodo de red, normalmente medido en un punto de referencia por encima de la capa de enlace de datos. Esto implica que el rendimiento a menudo excluye la sobrecarga del protocolo de la capa de enlace de datos. El rendimiento se ve afectado por la carga de tráfico de la fuente de datos en cuestión, así como de otras fuentes que comparten los mismos recursos de red. Véase también medir el rendimiento de la red.

Goodput (tasa de transferencia de datos)

Goodput o tasa de transferencia de datos se refiere a la tasa de bits neta promedio alcanzada que se entrega a la capa de aplicación, excluyendo toda la sobrecarga de protocolo, retransmisiones de paquetes de datos, etc. Por ejemplo, en el caso de la transferencia de archivos, el goodput corresponde a la tasa de transferencia de archivos alcanzada. La tasa de transferencia de archivos en bit/s se puede calcular como el tamaño del archivo (en bytes) dividido por el tiempo de transferencia del archivo (en segundos) y multiplicado por ocho.

Como ejemplo, la buena tasa de transferencia de datos o rendimiento de un módem de banda de voz V.92 se ve afectada por los protocolos de la capa física y de la capa de enlace de datos del módem. A veces es más alta que la velocidad de datos de la capa física debido a la compresión de datos V.44 y, a veces, es más baja debido a errores de bits y retransmisiones de solicitudes de repetición automática.

Si los equipos o protocolos de la red no proporcionan compresión de datos, tenemos la siguiente relación:

buena reputación ≤ rendimiento ≤ máximo rendimiento ≤ velocidad de bits netos

para una determinada ruta de comunicación.

Tendencias de progreso

Estos son ejemplos de velocidades de bits netas de capa física en dispositivos e interfaces estándar de comunicación propuestos:

Modems WAN	LAN Ethernet	WiFi	Datos móviles
1972: Acústico acoplado 300 baud 1977: 1200 baud Vadic y Bell 212A 1986: ISDN presentó dos canales de 64 kbit/s (144 kbit/s) 1990: V.32bis modems: 2400 / 4800 / 9600 / 19200 bit/s 1994: V.34 módems con 28,8 kbit/s 1995: V.90 módems con 56 kbit/s aguas abajo, 33,6 kbit/s aguas arriba 1999: V.92 módems con 56 kbit/s aguas abajo, 48 kbit/s aguas arriba 1998: ADSL (ITU G.992.1) hasta 10 Mbit/s 2003: ADSL2 (ITU G.992.3) hasta 12 Mbit/s 2005: ADSL2+ (ITU G.992.5) hasta 26 Mbit/s 2005: VDSL2 (ITU G.993.2) hasta 200 Mbit/s 2014: G.fast (ITU G.9701) hasta 1000 Mbit/s	1975: Experimental 2.94 Mbit/s 1981: 10 Mbit/s 10BASE5 (por cable coaxial) 1990: 10 Mbit/s 10BASE-T 1995: 100 Mbit/s Fast Ethernet 1999: Gigabit Ethernet 2003: 10 Gigabit Ethernet 2010: 100 Gigabit Ethernet 2017: 200/400 Gigabit Ethernet	1997: 802.11 2 Mbit/s 1999: 802.11b 11 Mbit/s 1999: 802.11a 54 Mbit/s 2003: 802.11g 54 Mbit/s 2007: 802.11n 600 Mbit/s 2012: 802.11ac ~1000 Mbit/s	1G: 1981: NMT 1200 bit/s 2G: 1991: GSM CSD y D-AMPS 14.4 kbit/s 2003: GSM EDGE 296 kbit/s down, 118.4 kbit/s up 3G: 2001: UMTS-FDD (WCDMA) 384 kbit/s 2007: UMTS HSDPA 14.4 Mbit/s 2008: UMTS HSPA 14.4 Mbit/s down, 5.76 Mbit/s up 2009: HSPA+ (sin MIMO) 28 Mbit/s downstreams (56 Mbit/s with 2×2 MIMO), 22 Mbit/s upstreams 2010: CDMA2000 EV-DO Rev. B 14.7 Mbit/s downstreams 2011: HSPA+ acelerado (con MIMO) 42 Mbit/s aguas abajo Pre-4G: 2007: WiMAX móvil (IEEE 802.16e) 144 Mbit/s down, 35 Mbit/s up 2009: LTE 100 Mbit/s downstreams (360 Mbit/s with MIMO 2×2), 50 Mbit/s upstreams 5G

Multimedia

En multimedia digital, la tasa de bits representa la cantidad de información, o detalle, que se almacena por unidad de tiempo de una grabación. La tasa de bits depende de varios factores:

El material original puede ser muestreado en diferentes frecuencias.
Las muestras pueden usar diferentes números de bits.
Los datos pueden ser codificados por diferentes esquemas.
La información puede ser comprimida digitalmente por diferentes algoritmos o a diferentes grados.

Por lo general, se toman decisiones sobre los factores anteriores para lograr el compromiso deseado entre minimizar la tasa de bits y maximizar la calidad del material cuando se reproduce.

Si se utiliza compresión de datos con pérdida en datos de audio o visuales, se introducirán diferencias con respecto a la señal original; si la compresión es sustancial, o si los datos con pérdida se descomprimen y se vuelven a comprimir, esto puede notarse en forma de artefactos de compresión. Si estos afectan la calidad percibida, y en qué medida, depende del esquema de compresión, la potencia del codificador, las características de los datos de entrada, las percepciones del oyente, la familiaridad del oyente con los artefactos y la escucha. o entorno de visualización.

Las tasas de bits en esta sección son aproximadamente el mínimo que el oyente promedio en un entorno típico de escucha o visualización, al usar la mejor compresión disponible, percibiría como no significativamente peor que el estándar de referencia:

Did you mean:

Encoding bitrate

En multimedia digital, velocidad de bits se refiere a la cantidad de bits utilizados por segundo para representar un medio continuo, como audio o video, después de la codificación de la fuente (compresión de datos). La tasa de bits de codificación de un archivo multimedia es su tamaño en bytes dividido por el tiempo de reproducción de la grabación (en segundos), multiplicado por ocho.

Para la transmisión multimedia en tiempo real, la tasa de bits de codificación es la buena entrada que se requiere para evitar interrupciones:

tasa de bits de codificación = buena reputación requerida

El término tasa de bits promedio se utiliza en el caso de esquemas de codificación de fuente multimedia de tasa de bits variable. En este contexto, la velocidad máxima de bits es el número máximo de bits necesarios para cualquier bloque de datos comprimidos a corto plazo.

Un límite inferior teórico para la tasa de bits de codificación para la compresión de datos sin pérdidas es la tasa de información de origen, también conocida como tasa de entropía.

entropy rate ≤ multimedia bit rate

Sonido

CD-DA

Se dice que CD-DA, el CD de audio estándar, tiene una velocidad de datos de 44,1 kHz/16, lo que significa que los datos de audio se muestrearon 44 100 veces por segundo y con una profundidad de bits de 16. CD-DA también es estéreo, utilizando un canal izquierdo y derecho, por lo que la cantidad de datos de audio por segundo es el doble que en mono, donde solo se utiliza un canal.

La velocidad de bits de los datos de audio PCM se puede calcular con la siguiente fórmula:

{displaystyle {text{bit rate}}={text{sample rate}}times {text{bit depth}}times {text{channels}}}

Por ejemplo, la velocidad de bits de una grabación de CD-DA (frecuencia de muestreo de 44,1 kHz, 16 bits por muestra y dos canales) se puede calcular de la siguiente manera:

{displaystyle 44,100times 16times 2=1,411,200 {text{bit/s}}=1,411.2 {text{kbit/s}}}

El tamaño acumulado de una longitud de datos de audio PCM (excluyendo un encabezado de archivo u otros metadatos) se puede calcular usando la siguiente fórmula:

{displaystyle {text{size in bits}}={text{sample rate}}times {text{bit depth}}times {text{channels}}times {text{time}}.}

El tamaño acumulado en bytes se puede encontrar dividiendo el tamaño del archivo en bits por la cantidad de bits en un byte, que es ocho:

{displaystyle {text{size in bytes}}={frac {text{size in bits}}{8}}}

Por lo tanto, 80 minutos (4800 segundos) de datos CD-DA requieren 846 720 000 bytes de almacenamiento:

{displaystyle {frac {44,100times 16times 2times 4,800}{8}}=846,720,000 {text{bytes}}approx 847 {text{MB}}}

MP3

El formato de audio MP3 proporciona compresión de datos con pérdida. La calidad del audio mejora con el aumento de la tasa de bits:

32 kbit/s – generalmente aceptable sólo para el discurso
96 kbit/s – generalmente utilizado para el habla o el streaming de baja calidad
128 o 160 kbit/s - calidad de bitrate de gama media
192 kbit/s - bitrate de calidad media
256 kbit/s – un bitrate de alta calidad usado comúnmente
320 kbit/s – nivel más alto apoyado por el estándar MP3

Otro audio

700 bits / s – menor bitrate código abierto del habla Codec2, pero apenas reconocible aún, suena mucho mejor a 1.2 kbit/s
800 bit/s – mínimo necesario para el discurso reconocible, utilizando los códecs de discurso FS-1015 para fines especiales
2.15 kbit/s – bitrate mínimo disponible a través del código Speex de código abiertoc
6 kbit/s – bitrate mínimo disponible a través del código abierto Opus codec
8 kbit/s – calidad de teléfono usando codecs de discurso
32–500 kbit/s – audio perdido como se utiliza en Ogg Vorbis
256 kbit/s – Digital Audio Broadcasting (DAB) MP2 bit rate required to achieve a high quality signal
292 kbit/s - Sony Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC) para uso en el formato MiniDisc
400 kbit/s–1,411 kbit/s – audio sin pérdida utilizado en formatos como Free Lossless Audio Codec, WavPack o Monkey's Audio para comprimir audio CD
1.411,2 kbit/s – formato lineal de sonido PCM de CD-DA
5,644.8 kbit/s – DSD, que es una aplicación marca registrada de formato de sonido PDM utilizado en Super Audio CD.
6.144 Mbit/s – E-AC-3 (Dolby Digital Plus), un sistema de codificación mejorado basado en el codec AC-3
9.6 Mbit/s – DVD-Audio, un formato digital para ofrecer contenido de audio de alta fidelidad en un DVD. DVD-Audio no está destinado a ser un formato de entrega de vídeo y no es el mismo que DVDs de vídeo que contienen películas de conciertos o vídeos de música. Estos discos no se pueden reproducir en un reproductor DVD estándar sin logo DVD-Audio.
18 Mbit/s – avanzado código de audio sin pérdidas basado en Meridian Lossless Packing (MLP)

Vídeo

16 kbit/s – calidad de videofono (mínimo necesario para una imagen de "cabeza de hablar" aceptable para el consumidor utilizando varios esquemas de compresión de vídeo)
128–384 kbit/s – calidad de videoconferencia orientada al negocio mediante compresión de vídeo
400 kbit/s YouTube 240p videos (utilizando H.264)
750 kbit/s YouTube 360p videos (utilizando H.264)
1 Mbit/s YouTube 480p videos (utilizando H.264)
1.15 Mbit/s max – Calidad VCD (usando compresión MPEG1)
2.5 Mbit/s YouTube 720p videos (utilizando H.264)
3.5 Mbit/s typ – Calidad de televisión de definición estándar (con reducción de bits de la compresión MPEG-2)
3.8 Mbit/s YouTube 720p60 (60 FPS) videos (utilizando H.264)
4.5 Mbit/s YouTube 1080p videos (utilizando H.264)
6.8 Mbit/s YouTube 1080p60 (60 FPS) videos (utilizando H.264)
9.8 Mbit/s max – DVD (usando compresión MPEG2)
De 8 a 15 Mbit/s – Calidad HDTV (con reducción de bits de la compresión MPEG-4 AVC)
19 Mbit/s aproximado – HDV 720p (usando compresión MPEG2)
24 Mbit/s max – AVCHD (usando compresión MPEG4 AVC)
25 Mbit/s aproximado – HDV 1080i (usando compresión MPEG2)
29.4 Mbit/s max – DVD HD
40 Mbit/s max – 1080p Blu-ray Disc (utilizando MPEG2, MPEG4 AVC o compresión VC-1)
250 Mbit/s max – DCP (usando compresión JPEG 2000)
1.4 Gbit/s – 10-bit 4:4:4 No comprimido 1080p a 24 fps

Notas

Por razones técnicas (protocolos de hardware/software, gastos generales, esquemas de codificación, etc.), las tasas de bits reales utilizadas por algunos de los dispositivos comparados pueden ser significativamente más altas que las enumeradas anteriormente. Por ejemplo, los circuitos telefónicos que usan compresión-expansión de ley µ o ley A (modulación de código de pulso) producen 64 kbit/s.

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