Продукт задержки полосы пропускания

При передаче данных произведение задержки на полосу пропускания является произведением битах в пропускной способности канала передачи данных (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. Первоначально продукт задержки полосы пропускания был предложен ^[2] как практическое правило для определения размера буферов маршрутизатора в сочетании с алгоритмом случайного раннего обнаружения (RED) предотвращения перегрузки.

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 (12500 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), с точки зрения 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

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

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

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

Алгоритмы контроля перегрузки TCP

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

См. также

Ссылки

^ RFC 1072: Введение
^ 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 .
^ 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.

[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.

[1]

[2]

[3]