débit binaire

Le débit binaire est le volume de données binaires circulant dans un canal de communication, un support de stockage ou un système de traitement par unité de temps, mesuré en bits par seconde (bps). En pratique, il est exprimé en kilobits par seconde (kbps), mégabits par seconde (Mbps) ou gigabits par seconde (Gbps). Une liaison de données série transportant 115 200 bps fonctionne à un débit binaire spécifique ; il en va de même pour une vidéo en streaming à 5 Mbps ou une connexion Ethernet à 1 Gbps. Le débit binaire contraint directement les informations qui peuvent transiter par un canal donné dans un intervalle donné.

Le débit binaire se divise clairement en deux catégories : le débit binaire constant (CBR) et le débit binaire variable (VBR). Les systèmes CBR allouent le même nombre de bits par seconde, quelle que soit la complexité ou la demande du contenu. Cela simplifie la conception et garantit un comportement prévisible, c'est pourquoi les télécommunications héritées et de nombreux systèmes en temps réel s'y fient. Les systèmes VBR ajustent le débit binaire dynamiquement en fonction de ce qui doit être transmis. Les codecs vidéo comme le H.264 utilisent le VBR pour allouer plus de bits aux scènes complexes et moins aux scènes simples, obtenant ainsi une meilleure qualité visuelle à un débit binaire moyen inférieur.

Contraintes et compromis

Chaque canal physique a un débit binaire maximal déterminé par ses caractéristiques. Une ligne téléphonique à paire torsadée peut gérer 56 kbps ; la fibre optique moderne transporte des térabits par seconde. Lorsque vous tentez de faire passer plus de données par un canal que sa capacité de débit binaire ne le permet, les files d'attente de données s'allongent, les tampons débordent ou les paquets sont perdus. Dans les systèmes en temps réel comme la vidéoconférence ou le contrôle industriel, un débit binaire insuffisant introduit une latence et des erreurs qui dégradent ou rompent la fonctionnalité. Dans le travail de stockage et d'archivage, le débit binaire affecte directement la taille des fichiers : une vidéo d'une heure encodée à 2 Mbps occupe environ 900 mégaoctets ; à 8 Mbps, 3,6 gigaoctets.

Le débit binaire requis pour une application donnée dépend de la source de données, de la méthode de compression et de la fidélité acceptable. L'audio non compressé échantillonné à 44,1 kHz avec une profondeur de 16 bits et en stéréo nécessite 1,411 Mbps. Le même audio compressé avec un codec avec perte comme le MP3 à un niveau de qualité de 192 kbps occupe environ un septième de l'espace. C'est pourquoi la spécification du débit binaire est importante dans les applications audio, vidéo et de données : elle représente le point de décision entre le coût de la bande passante, la surcharge de stockage et la qualité fournie à l'utilisateur final.

Les ingénieurs doivent distinguer le débit binaire de la bande passante. La bande passante est la capacité d'un canal ; le débit binaire est ce que vous utilisez réellement. Une liaison réseau de 100 Mbps a une bande passante de 100 Mbps, mais un seul transfert de fichier peut ne consommer que 50 Mbps de débit binaire tandis que d'autres trafics partagent la capacité restante. La confusion entre ces termes entraîne des goulots d'étranglement : provisionner une liaison réseau sans comprendre l'exigence de débit binaire soutenu de l'application vous laisse avec de la congestion même si la capacité théorique existe.