4 计算机网络性能

Q: 如何提供电路级性能保障?

• 例如，音/视频应用所需的带宽保障

1. 速率

• 速率即数据率(data rate)或称数据传输速率或比特率(bit rate)
  • 单位时间（秒）传输信息（比特）量
  • 计算机网络中最重要的一个性能指标
  • 单位: bls(或bps）kb/s、Mb/s、Gb/s
  • k=10^3、 M=10^6、 G=10^9
• 速率往往是指额定速率或标称速率

2. 带宽

“带宽”(bandwidth)原本指信号具有的频带宽度,即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz)

网络的“带宽”通常是数字信道所能传送的“最高数据率”，单位: b/s (bps)

常用的带宽单位:

• kb/s
• Mb/s
• Gb/s
• Tb/s

3. 延迟/时延(delay或latency)

Q: 分组交换为什么会发生丢包和时延?

A: 分组在路由器缓存中排队

• 分组到达速率超出输出链路容量时
• 分组排队，等待输出链路可用

四种分组延迟：

d——proc: 结点处理延迟( nodal processing delay)

• 差错检测
• 确定输出链路
• 通常<msec

d——queue: 排队延迟（queueing delay).

• 等待输出链路可用
• 取决于路由器拥塞程度

d——trans: 传输延迟（transmission delay)

• L:分组长度(bits)
• R:链路带宽(bps)
• d——trans = L/R

d——prop:传播延迟（propagation delay)

• d: 物理链路长度
• s: 信号传播速度(电路传输速度~2×10^8 m/sec)
• d——prop = d/s

排队延迟

• R:链路带宽(bps)
• L:分组长度(bits)
• a:平均分组到达速率

流量强度( traffic intensity) = La/R

• La/R~0: 平均排队延迟很小
• La/R->1: 平均排队延迟很大
• La/R>1: 超出服务能力，平均排队延迟无限大!

4. 时延带宽积

时延带宽积
=传播时延×带宽
=d——prop* R(bits)

• 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

5. 分组丢失（丢包）

• 队列缓存容量有限
• 分组到达已满队列将被丢弃(即丢包)
• 丢弃分组可能由前序结点或源重发（也可能不重发)

6. 吞吐量/率

吞吐量表示在发送端与接收端之间传送数据速率(b/s)

• 即时吞吐量: 给定时刻的速率
• 平均吞吐量: 一段时间的平均速率

瓶颈链路(bottleneck link ) ：端到端路径上，限制端到端吞吐量的链路。

• 每条“连接”的端到端吞吐量:min(Rc,Rs,R/10)
• 实际网络: Rc,Rs 通常是瓶颈