Продукт задержки полосы пропускания

Параметр в телекоммуникационных сетях

При передаче данных произведение задержки полосы пропускания является произведением пропускной способности канала передачи данных (в битах в секунду ) и времени его прохождения туда и обратно (в секундах). ^[1] Результат, объем данных, измеряемый в битах (или байтах ), эквивалентен максимальному объему данных в сетевой цепи в любой момент времени, т. е. данным, которые были переданы, но еще не подтверждены. Продукт задержки полосы пропускания был первоначально предложен ^[2] в качестве эмпирического правила для определения размера буферов маршрутизатора в сочетании с алгоритмом предотвращения перегрузки случайным ранним обнаружением (RED).

Сеть с большой задержкой полосы пропускания обычно известна как длинная толстая сеть ( LFN ). Как определено в RFC  1072, сеть считается LFN, если ее произведение задержки полосы пропускания значительно превышает 10 ⁵ бит (12 500 байт).

Подробности

В эту категорию могут попасть сверхвысокоскоростные локальные сети (LAN), где настройка протокола имеет решающее значение для достижения пиковой пропускной способности из-за их чрезвычайно высокой пропускной способности, хотя их задержка невелика. Хотя соединение со скоростью 1 Гбит/с и временем прохождения туда и обратно менее 100 мкс не является LFN, соединение со скоростью 100 Гбит/с должно оставаться ниже 1 мкс RTT, чтобы не считаться LFN.

Важным примером системы, в которой продукт задержки полосы пропускания велик, являются соединения геостационарных спутников , где время сквозной доставки очень велико, а пропускная способность канала также может быть высокой. Большое время сквозной доставки усложняет жизнь протоколам и приложениям с остановкой и ожиданием, которые предполагают быстрый сквозной ответ.

Продукт с высокой задержкой в ​​полосе пропускания является важным проблемным случаем при разработке таких протоколов, как протокол управления передачей (TCP) в отношении настройки TCP , поскольку протокол может достичь оптимальной пропускной способности только в том случае, если отправитель отправляет достаточно большое количество данных до того, как они будут отправлены. требуется остановиться и дождаться получения от получателя подтверждающего сообщения, подтверждающего успешное получение этих данных. Если количество отправленных данных недостаточно по сравнению с продуктом задержки полосы пропускания, то канал не занят и протокол работает с эффективностью ниже пиковой для канала. Протоколы, которые надеются на успех в этом отношении, нуждаются в тщательно разработанных алгоритмах самоконтроля и самонастройки. ^[3] Опцию масштабирования окна TCP можно использовать для решения этой проблемы, вызванной недостаточным размером окна, который без масштабирования ограничен 65 535 байтами.

Примеры

• Спутниковая сеть средней скорости : 512 кбит/с, время прохождения туда и обратно 900 мс (RTT).

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=512\times 10^{3}{\text{ bit/s}}\cdot 900\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=460,800{\text{ bit}}=460.8{\text{ kbit}}=57.6{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$

• Домашний DSL : 2 Мбит/с, RTT 50 мс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=100\times 10^{3}{\text{ bit}}=100{\text{ kbit}}=12.5{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Мобильная широкополосная связь ( HSDPA ): 6 Мбит/с, RTT 100 мс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=6\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 100\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=600\times 10^{3}{\text{ bit}}=600{\text{ kbit}}=75{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Жилой ADSL2+ : 20 Мбит/с (от DSLAM до домашнего модема), 50 мс RTT
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{7}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Домашний кабельный Интернет ( DOCSIS ): 200 Мбит/с, RTT 20 мс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{8}{\text{ bit/s}}\cdot 20\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=4\times 10^{6}{\text{ bit}}=4{\text{ Mbit}}=500{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Высокоскоростная наземная сеть: 1 Гбит/с, RTT 1 мс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=10^{9}{\text{ bit/s}}\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Сверхскоростная локальная сеть: 100 Гбит/с, RTT 30 мкс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 30\times 10^{-6}{\text{ s}}\\&=3\times 10^{6}{\text{ bit}}=3{\text{ Mbit}}=375{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Международная исследовательская и образовательная сеть: 100 Гбит/с, RTT 200 мс
  $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 0.2{\text{ s}}\\&=2\times 10^{10}{\text{ bit}}=20{\text{ Gbit}}=2.5{\text{ GB}}\end{aligned}}}$$

Алгоритмы контроля перегрузки TCP

Многие варианты TCP были адаптированы для продуктов с большой задержкой полосы пропускания:

• HSTCP
• БЫСТРЫЙ TCP
• БИК ПТС
• КУБИЧЕСКИЙ TCP
• H-TCP
• Соединение TCP
• Agile-SD

Смотрите также

• Подмена протокола
• Спутниковый интернет
• Интернет2
• Раздувание буфера
• Кибибайт , для КиБ против КБ
• Закон Литтла

Рекомендации

1. RFC 1072: Введение
2. Вильямисар, Кертис; Сун, Ченг (1 октября 1994 г.). «Высокопроизводительный TCP в ANSNET». Обзор компьютерных коммуникаций ACM SIGCOMM . 24 (5): 45–60. дои : 10.1145/205511.205520 .
3. Махдави, Джамшид; Матис, Мэтт; Редди, Рагху. «Включение высокопроизводительной передачи данных». Питтсбургский суперкомпьютерный центр . Архивировано из оригинала 7 ноября 2015 года . Проверено 17 марта 2017 г.