پهنای باند چیست؟

پهنای باند شبکه، حداکثر مقدار داده‌ای است که در یک زمان معین از طریق اتصال به اینترنت منتقل می شود. پهنای باند اغلب با سرعت اینترنت اشتباه گرفته می شود، در حالی که در واقع حجم اطلاعاتی است که می توان از طریق یک اتصال در مدت زمان اندازه گیری شده ارسال کرد.

پهنای باند شبکه، میزان داده‌ای است که می‌تواند در یک بازه زمانی مشخص از طریق یک شبکه منتقل شود. این میزان معمولاً بر حسب بیت بر ثانیه (bps) یا گیگابیت بر ثانیه (Gbps) اندازه‌گیری می‌شود. پهنای باند شبکه برای بسیاری از کاربردهای شبکه، از جمله مرور وب، دانلود و آپلود فایل‌ها، پخش ویدیو و صدا، و بازی‌های آنلاین ضروری است.

پهنای باند شبکه معمولاً توسط عوامل مختلفی، از جمله نوع کابل یا فناوری استفاده شده، تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه، و میزان ترافیک شبکه تعیین می‌شود.

پهنای باند شبکه به دو نوع کلی فیزیکی و منطقی تقسیم می‌شود. از آنجایی که پهنای باند شبکه معمولاً با واحد بیت بر ثانیه (bps) اندازه‌گیری می‌شود،  بیت بر ثانیه یک واحد اندازه‌گیری کمی است. بنابراین معمولاً برای اندازه‌گیری پهنای باند شبکه از واحد‌های بزرگ‌تری مانند کیلوبیت بر ثانیه (Kbps)، مگابیت بر ثانیه (Mbps)، و گیگابیت بر ثانیه (Gbps) استفاده می‌شود. برای مثال، پهنای باند یک شبکه با سرعت 100Mbps معادل 100 میلیون بیت بر ثانیه است.

در حال حاضر، پهنای باند شبکه‌های خانگی و تجاری به طور پیوسته در حال افزایش است. این امر به دلیل افزایش استفاده از اینترنت است. برای انتخاب پهنای باند مناسب برای شبکه خود، باید عوامل مختلفی را در نظر بگیرید، از جمله نوع کاربردهایی که می‌خواهید از شبکه خود انجام دهید، تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه، و میزان ترافیک شبکه.

بیشتر بخوانید: شبکه تحویل محتوا چیست؟

پهنای باند چگونه کار می‌کند؟

هرچه یک اتصال داده پهنای باند بیشتری داشته باشد، داده های بیشتری را می تواند در یک زمان ارسال و دریافت کند. در یک مثال ساده، پهنای باند را می توان با حجم آبی که می تواند از طریق یک دهنه عبور کند، مقایسه کرد. هرچه قطر دهنه بیشتر باشد، آب بیشتری می تواند در یک زمان از آن عبور کند. پهنای باند بر همین اصل کار می کند. هرچه ظرفیت پیوند ارتباطی بیشتر باشد، داده های بیشتری می تواند در هر ثانیه از آن عبور کند.

هزینه اتصال به شبکه با افزایش پهنای باند افزایش می یابد. بنابراین، لینک Dedicated Internet Access (DIA) با توانایی جابجایی ۱ گیگابیت در ثانیه (GBPS) گران‌تر از لینکی است که می تواند پردازش 250 مگابیت در ثانیه (Mbps) را انجام دهد.

تفاوت پهنای باند با سرعت

اصطلاحات پهنای باند (Network Bandwidth) و سرعت (Speed) اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند که این به هیچ عنوان درست نیست. علت این سردرگمی ممکن است تا حدی به دلیل تبلیغات ارائه دهندگان خدمات اینترنتی (ISPها) باشد که این دو را با اشاره به سرعت بیشتر در حالی که واقعاً به معنای پهنای باند است، ادغام می کند.

اساساً، سرعت به سرعت انتقال داده ها اشاره دارد، در حالی که تعریف پهنای باند ظرفیت انتفال داده‌هاست. برای استفاده مجدد از استعاره آب، سرعت به این اشاره دارد که آب با چه سرعتی می تواند از دهنه خارج شود. پهنای باند به مقدار آبی اطلاق می شود که می تواند در یک بازه زمانی معین از طریق آن دهنه جابجا شود.

دلیل اهمیت پهنای باند

پهنای باند یک منبع نامحدود نیست. در هر مکان استقرار معین، مانند خانه یا شرکت، نهایتا می‌توان گفت که ظرفیت بسیار زیادی وجود دارد. گاهی اوقات، این به دلیل محدودیت های فیزیکی دستگاه شبکه است، مانند روتر یا مودم، کابل کشی یا فرکانس های بی سیم مورد استفاده. در مواقع دیگر، پهنای باند عمداً توسط مدیر شبکه یا حامل اینترنت یا شبکه گسترده (WAN) محدود می شود.

چندین دستگاه با استفاده از یک اتصال باید پهنای باند مشترک داشته باشند. برخی از دستگاه‌ها، مانند تلویزیون‌هایی که ویدیوهای 4K را پخش می‌کنند، دارای پهنای باند بالا هستند. در مقایسه، یک وبینار معمولاً از پهنای باند بسیار کمتری استفاده می کند. اگرچه سرعت و پهنای باند قابل تعویض نیستند، پهنای باند بیشتر برای حفظ سرعت در حد معقول در چندین دستگاه ضروری است.

نحوه اندازه‌گیری پهنای باند

در حالی که پهنای باند به طور سنتی بر حسب بیت در ثانیه (bps) بیان می‌شود، پیوندهای شبکه مدرن اکنون ظرفیت بسیار بیشتری دارند، به همین دلیل است که پهنای باند در حال حاضر بیشتر به صورت مگابیت در ثانیه یا گیگابیت در ثانیه بیان می‌شود.

اتصالات پهنای باند می تواند متقارن باشد، به این معنی که ظرفیت داده در هر دو جهت (آپلود و دانلود) یکسان است؛ یا نامتقارن، به این معنی که ظرفیت دانلود و بارگذاری برابر نیست. در اتصالات نامتقارن، ظرفیت آپلود معمولاً کمتر از ظرفیت دانلود است. این در اتصالات اینترنت سریع و درجه یک مصرف کننده رایج است. پیوندهای WAN و DIA درجه سازمانی معمولاً دارای پهنای باند متقارن هستند.

بیشتر بخوانید: اینترنت 6G چیست؟

نکات محاسبه پهنای باند شبکه

پیشرفت‌های فناوری برخی از محاسبات پهنای باند را پیچیده‌تر کرده است و می‌تواند به نوع لینک شبکه مورد استفاده بستگی داشته باشد. به عنوان مثال، فیبر نوری با استفاده از انواع مختلف امواج نور و مالتی پلکسینگ تقسیم زمانی می تواند داده های بیشتری را از طریق یک اتصال در یک زمان در مقایسه با جایگزین های اترنت مسی منتقل کند که به طور موثر پهنای باند آن را افزایش می دهد.

در شبکه‌های داده تلفن همراه، مانند Long-Term Evolution، یا LTE، و نسل پنجم (5G)، پهنای باند به عنوان طیف فرکانس هایی تعریف می شود که اپراتورها می توانند برای استفاده از آنها مجوز بگیرند. این طیف نمی تواند به طور قانونی توسط هر کسی غیر از کسب و کار صاحب مجوز آن استفاده شود. سپس اپراتور می تواند از فناوری های بی سیم برای انتقال داده‌ها در آن طیف استفاده کند تا به بیشترین پهنای باندی که سخت افزار می تواند ارائه دهد دست یابد.

از طرف دیگر، طیف وای فای بدون مجوز در نظر گرفته می شود. بنابراین، هر کسی که دارای یک نقطه دسترسی وای‌فای یا روتر وای‌فای باشد، می‌تواند یک شبکه بی سیم ایجاد کند. اخطار این است که طیف به صورت تضمینی در دسترس نیست. بنابراین، پهنای باند وای‌فای زمانی که سایر APهای وای‌فای تلاش می کنند از برخی یا همه فرکانس های مشابه استفاده کنند، آسیب می بیند.

پهنای باند مؤثر (Effective bandwidth) که بالاترین نرخ انتقال قابل اعتمادی است که یک لینک می تواند در هر فناوری حمل و نقل ارائه دهد، می تواند با استفاده از تست پهنای باند اندازه گیری شود. در طول آزمایش پهنای باند، ظرفیت لینک با اندازه گیری مکرر زمان مورد نیاز برای خروج یک فایل خاص از مبدا و دانلود موفقیت آمیز در مقصد تعیین می شود.

پس از تعیین پهنای باند مصرفی در سراسر شبکه، باید دید برنامه‌ها و داده‌ها در کجا قرار دارند و میانگین پهنای باند مورد نیاز آنها برای هر کاربر و جلسه (Session) محاسبه می‌شود.

برای درک میزان پهنای باند شبکه یا پهنای باند اینترنت، مراحل زیر را دنبال کنید:

• برنامه‌هایی که در حال استفاده هستند را شناسایی کنید.
• میزان پهنای باند مورد نیاز برای هر شبکه را شناسایی کنید.
• الزامات هر برنامه را در تعداد کاربران قابل پیش‌بینی به صورت همزمان ضرب کنید.
• عدد پهنای باند همه اپلیکیشن‌ها را اضافه کنید.

برای تعیین نیازهای پهنای باند برای ابرهای عمومی یا خصوصی در سراسر اینترنت یا لینک‌های WAN، همین محاسبه اعمال می شود. با این حال، تفاوت آن در این است که پهنای باند موجود در یک شبکه محلی یا LAN بی سیم معمولاً در مقایسه با اتصالات WAN یا DIA بسیار بیشتر است. بنابراین، ارزیابی دقیق نیازهای پهنای باند، و همچنین نظارت بر استفاده از لینک در طول زمان بسیار مهم است. نظارت بر میزان پهنای باند استفاده شده در طول روز، هفته، ماه یا سال می تواند به یک مهندس شبکه کمک کند تا تعیین کند که آیا یک پیوند WAN/DIA پهنای باند کافی دارد یا خیر، یا این که آیا به ارتقای پهنای باند نیاز است. هنگامی که پهنای باند کافی در شبکه وجود ندارد، برنامه ها و سرویس ها عملکرد ضعیفی دارند.

مطلب پیشنهادی: فناوری اطلاعات چیست؟

عوامل موثر در عملکرد پهنای باند

حداکثر فضایی که یک اتصال شبکه دارد، تنها عاملی است که بر عملکرد شبکه تاثیر می‌گذارد. از دست دادن بسته‌ها، تأخیر و Jitter همگی می‌توانند توان عملیاتی شبکه را کاهش دهند و باعث می‌شوند یک لینک با ظرفیت بالا، مانند لینکی با پهنای باند کمتر در دسترس عمل کند.

مسیر شبکه‌ای سر به سر (End-to-end) اصولا شامل اتصالات متعددی است که هرکدام شامل ظرفیت پهنای باند متفاوتی می‌شوند. در نتیجه، لینکی که کمترین پهنای باند را دارد، اغلب به عنوان گلوگاه یا bottleneck توصیف می شود. زیرا می تواند ظرفیت کلی همه اتصالات در مسیر را محدود کند.

بسیاری از شبکه‌های درجه یک سازمانی با چندین لینک انبوه که به عنوان یک اتصال منطقی عمل می‌کنند، مستقر شده‌اند. به عنوان مثال، اگر یک سوئیچ آپلینک از چهار اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه استفاده کند، ظرفیت عملیاتی موثر 4 گیگابیت در ثانیه دارد. با این حال، اگر دو تا از آن لینک‌ها از کار بیفتند، محدودیت پهنای باند به 2 گیگابیت بر ثانیه کاهش می یابد.

بیشتر بخوانید: اینترنت اشیا چیست؟

نحوه بهینه سازی و نظارت بر کارکرد پهنای باند

زمانی که یک لینک شبکه شلوغ می‌شود، مهندسان شبکه چندین گزینه روی میز دارند. رایج ترین انتخاب، افزایش پهنای باند است. این را می توان با ارتقاء قابلیت های توان عملیاتی فیزیکی لینک یا از طریق تجمیع پورت و متعادل سازی بار برای تقسیم منطقی ترافیک در چندین لینک به دست آورد. با این حال، گاهی اوقات این تکنیک ها ممکن نیست.

ISPها یا مدیران شبکه همچنین ممکن است عمداً سرعت انتقال داده ها را در شبکه بالا یا پایین کنند، معیاری که به عنوان محدود کردن پهنای باند شناخته می‌شود. دلایل مختلفی برای کاهش پهنای باند وجود دارد، از جمله محدود کردن تراکم شبکه، به ویژه در شبکه های دسترسی عمومی.  ISPها ممکن است از انسداد (throttling) برای کاهش استفاده از پهنای باند توسط کاربر یا دسته ای خاص از کاربران استفاده کنند. به عنوان مثال، با قیمت گذاری سطحی، یک ارائه دهنده خدمات می تواند منویی از پهنای باند آپلود و دانلود ارائه دهد. ISP ها همچنین می توانند پهنای باند را کاهش دهند تا استفاده در تمام کاربران شبکه یکنواخت شود.

یک تست سرعت می تواند اجرا شود تا ببیند آیا یک ISP پهنای باند را کاهش می دهد یا خیر. تست‌های سرعت، سرعت بین دستگاه و سرور آزمایشی را با استفاده از اتصال اینترنت دستگاه اندازه‌گیری می‌کنند. ISP ها تست های سرعت را در وب سایت های خود ارائه می دهند و تست های مستقل نیز از خدماتی مانند Speedtest در دسترس هستند. از آنجایی که عوامل زیادی می توانند بر نتایج تست سرعت تأثیر بگذارند، به طور کلی توصیه می شود که چندین آزمایش را در ساعات مختلف روز انجام دهید و سرورهای مختلفی را که از طریق سایت تست سرعت در دسترس هستند درگیر کنید. همچنین توصیه می شود آزمایش سرعت را از طریق اتصال سیمی انجام دهید.

کاهش انتقال داده عمداً مقدار داده ارسال یا دریافت شده از طریق یک شبکه را محدود می کند، به ویژه به منظور جلوگیری از ارسال هرزنامه (Spam) یا ایمیل انبوه (Bulk) از طریق سرور. می توان آن را شکل دیگری از کاهش پهنای باند در نظر گرفت. اگر در مقیاس به اندازه کافی بزرگ پیاده سازی شود، انتقال داده می تواند انتشار ویروس های رایانه ای، کرم ها یا سایر بدافزارها را از طریق اینترنت کنترل کند.

ابزارهای نظارت بر پهنای باند شبکه برای کمک به شناسایی مشکلات در عملکرد (مانند یک روتر معیوب یا یک کامپیوتر آلوده به بدافزار) در دسترس هستند. نظارت بر پهنای باند همچنین می تواند به مدیران شبکه کمک کند تا برای رشد شبکه در آینده برنامه ریزی بهتری داشته باشند و ببینند در کجای شبکه پهنای باند بیشتر مورد نیاز است. ابزارهای مانیتورینگ همچنین می توانند به مدیران کمک کنند تا ببینند آیا ISP آنها توافقنامه خدمات را در قراردادشان انجام می دهد یا خیر.