bps

「bps」とは

bps（bit per second：ビット毎秒）は、1秒間に何ビットのデータを伝送できるかを表す単位です。主にネットワークの通信速度や、音声・動画のビットレートを表すときに使われます。

例えば、通信速度が「100Mbps」であれば、理論上は1秒間に100Mビットのデータを送れることを意味します。

bpsの単位

通信速度では、bpsの前にk（キロ）やM（メガ）などを付けて表すことが多くあります。

• 1kbps ＝ 1,000bps

• 1Mbps ＝ 1,000,000bps

• 1Gbps ＝ 1,000,000,000bps

問題文で「1kビット＝1,000ビット」「1Mビット＝1,000,000ビット」などと指定されている場合は、その定義に従います。

ここで特に注意したいのが、ビット（bit）とバイト（B）の違いです。

1バイト ＝ 8ビット

したがって、例えば12Mバイトのデータ量は、

12 × 8 ＝ 96Mビット

となります。

通信速度が「Mビット/秒」で示され、データ量が「Mバイト」で示されている問題では、そのまま計算せず、まずビットとバイトの単位をそろえる必要があります。

bpsから伝送時間を求める

bpsは「1秒間に何ビット送れるか」を表しています。そのため、伝送時間を求めるときは、1秒で送れるデータ量と、実際に送りたいデータ量を対応させて考えると分かりやすくなります。

例えば、96Mビットのデータを1.5Mビット/秒の回線で送るとします。

1秒　　1.5Mビット
□秒　　96Mビット

1.5Mビット/秒とは、1秒間に1.5Mビット送れるという意味なので、

□ ＝ 96 ÷ 1.5
　 ＝ 64

となり、伝送時間は64秒です。

このように、bpsの問題ではまず、

「1秒で何ビット送れるのか」

と読み替えることが重要です。

伝送効率と実効速度

実際の通信では、回線の速度をすべてデータの転送に使えるとは限りません。通信を制御するための処理などが必要になるためです。

そこで使われるのが伝送効率です。

例えば、次の条件で考えます。

• 回線速度：1.5Mビット/秒

• 伝送効率：50%

この場合、実際にデータ転送に利用できる速度は、

1.5 × 0.5 ＝ 0.75Mビット/秒

となります。

このように、実際に利用できる通信速度を実効速度といいます。

12Mバイトのデータを送る場合を考えます。

12Mバイト × 8 ＝ 96Mビット

実効速度は0.75Mビット/秒なので、これは1秒間に0.75Mビット送れるという意味です。

1秒　　0.75Mビット
□秒　　96Mビット

したがって、

□ ＝ 96 ÷ 0.75
　 ＝ 128

となり、伝送には128秒かかります。

伝送効率が示されている問題では、最初に実効速度を求め、その速度で「1秒間に何ビット送れるか」を考えます。

複数の通信区間がある場合

通信経路に複数の区間があり、それぞれ通信速度が異なる場合は、通常、最も遅い部分が全体の通信速度を制限します。

例えば、次の条件で考えます。

• LAN：100Mビット/秒、伝送効率80%

• インターネット側：実効速度90Mビット/秒

LANの実効速度は、

100 × 0.8 ＝ 80Mビット/秒

です。

LAN側では1秒に80Mビット、インターネット側では1秒に90Mビット送ることができます。この場合、より遅いLAN側の80Mビット/秒が全体の速度を制限します。

例えば540Mバイトのファイルなら、

540 × 8 ＝ 4,320Mビット

です。

1秒　　80Mビット
□秒　　4,320Mビット

なので、

□ ＝ 4,320 ÷ 80
　 ＝ 54

となり、約54秒かかります。

このように、通信全体の性能を制限する最も遅い部分をボトルネックといいます。

ストリーミングとbps

動画や音声をインターネット経由で再生するストリーミングでは、「受信する速度」と「再生によってデータを消費する速度」を比較することが重要です。

例えば、次の条件で考えます。

• 音声の符号化速度：192kビット/秒

• 通信速度：128kビット/秒

符号化速度192kビット/秒とは、音声を1秒再生するごとに192kビットのデータが必要になるという意味です。

音声全体が19.2Mビットなら、

1秒　　 192kビット
□秒　　19.2Mビット

と考えます。

19.2Mビット＝19,200kビットなので、

□ ＝ 19,200 ÷ 192
　 ＝ 100

となり、音声全体の再生時間は100秒です。

一方、通信速度は128kビット/秒なので、再生中は1秒ごとに、

192 － 128 ＝ 64kビット

ずつデータが不足します。

100秒間では、

1秒　　　64kビット不足
100秒　　6,400kビット不足

となります。

つまり、再生開始前に6.4Mビットを先に受信しておけばよいことになります。

通信速度は128kビット/秒なので、

1秒　　 128kビット
□秒　　6,400kビット

より、

□ ＝ 6,400 ÷ 128
　 ＝ 50

となります。

したがって、途切れずに再生するためには、最低50秒待ってから再生を開始すればよいことになります。

このように、再生によるデータの消費速度が受信速度より速い場合は、再生開始前に一定量のデータを蓄えておく必要があります。この一時的な蓄積をバッファリングといいます。

bpsの問題を解くときの考え方

bpsを使った問題では、最初から公式に当てはめるのではなく、まず「1秒ではどうなるか」を考えると整理しやすくなります。

例えば、

100Mビット/秒

なら、

1秒で100Mビット

です。

伝送効率が50%なら、

100 × 0.5 ＝ 50Mビット/秒

となるので、

実際には1秒で50Mビット

送れると考えます。

そのうえで、

1秒　　50Mビット
□秒　　送りたいデータ量

のように対応させれば、必要な時間を求めることができます。

bpsの問題では、特に次の点を確認します。

1. bpsは「1秒当たり何ビットか」を表す

2. 1バイト＝8ビットなので、ビットとバイトの単位をそろえる

3. 伝送効率がある場合は、実際に1秒で送れる量を求める

4. 複数の通信区間がある場合は、最も遅い部分を確認する

5. 動画や音声では、bpsを「1秒分のデータ量」として考える

bps＝1秒当たりのビット数という意味を理解しておけば、伝送時間、回線利用率、ストリーミング、ビット誤り率、動画のデータ量などの問題も、同じ考え方で整理することができます。