1.速率
比特(bit)是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。
Bit 来源于 binary digit,意思是一个“二进制数字”,因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s,或kb/s, Mb/s, Gb/s 等
速率往往是指额定速率或标称速率。
2.带宽
原义指某个信号具有的频带宽度。
2.1模拟信号
带宽--表示允许信号占用的频率范围。
单位:HZ、KHZ、MHZ
如:话音的带宽为3.1 KHZ(300 HZ ~3.4 KHZ )
2.2数字信号
带宽--表示数字信道发送数字信号的速率,即比特率或数据率或传输速率,也称为吞吐量 。
单位:比特/秒,bit/s,bps(bits per second)
更常用的带宽单位是
千比每秒,即 kb/s (\(10^3\) b/s)
兆比每秒,即 Mb/s(\(10^6\) b/s)
吉比每秒,即 Gb/s(\(10^9\) b/s)
太比每秒,即 Tb/s(\(10^{12}\) b/s)
注意:在计算机上表示数据大小和容量时,K = \(2^{10}\) = 1024, M = \(2^{20}\), G = \(2^{30}\), T = \(2^{40}\)。
3.吞吐量
吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延
4.1定义
时延:指数据(报文或分组,比特)从网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间。
4.2组成
时延有以下几个组成部分:发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。
(1).传播时延
指电磁波在信道中传播一定距离所需的时间。
\[ 传播时延=\frac{信道长度(米)}{电磁波在信道中的传播速率(米/秒) } \]
电磁波在信道中的传播速率:
太空:3.0x105km/s(30万km/s)
电缆:2.3x105km/s(23万km/s)
光纤:2.0x105km/s(20万km/s)
如:1000km长的光纤,其传播时延=5x10-3 s =5ms
(2).发送时延(传输时延 )
发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
\[ 发生时延=\frac{数据块长度(bit)}{信道带宽(bit/s或bps)} \]
注意:信号的传输速率与电磁波在信道上的传播速率的区别
(3)处理时延
交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
(4)排队时延
结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
有时可用排队时延作为处理时延。指数据在交换节点等候发送时在缓存队列中排队所经历的时间。
(5)总时延
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
提高链路带宽减小了数据的发送时延。
5.时延带宽积
(表示链路能够容纳的比特数)
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
\[ 时延带宽积(以比特为单位的的链路长度)=传播时延*带宽=链路的体积 \]
表示链路能够容纳的比特数。
6.往返时延RTT
数据从发送端开始发送,到发送端收到来自接收端的确认信息所经历的时间。
往返时延宽带积:在收到确认信息前,已经发送的比特数。
7.利用率
- 信道利用率指出信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率为零。
- 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
- 信道利用率并非越高越好。
8.时延与网络利用率的关系
- 根据排队论的理论,当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加。
- 若令 D0 表示网络空闲时的时延,D 表示网络当前的时延,则在适当的假定条件下,可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系:
\[ D=\frac{D_0}{1-U} \]
U 是网络的利用率,数值在 0 到 1 之间。