分组交换网络中的延迟、 丢失和吞吐量

分组丢失和延迟是如何产生的？

路由器分组缓冲区队列

• 分组到达输出链路的速率超过输出链路的容量,产生延迟,甚至丢失

• 分组在缓冲区队列排队, 按序等待

分组延迟的四s种类型

1. 节点处理时延：

   nodal processing delay:

   • 检查错误位
   • 选择输出链路
   • 高速路由器处理延迟-微妙级

2. 排队时延：

   queueing delay:

   • 等待被发送到输出链路上的时间
   • 取决于路由器的拥塞程度

3. 传输时延：

   Transmission delay：

   • R=链路带宽 (bps)

   • L=分组长度 (bits)

   • 发送分组比特流的时间 = L/R

4. 传播时延：

   Propagation delay:

   • d = 物理链路的长度

   • s = 介质的信号传播速度 (~2x108 m/sec)

   • 传播延迟 = d/s

     注意: s和R是两个完全不同的速度参量!

     s 是介质的信号传播速率，取决于介质等因素

     R是链路的带宽

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常常有人分不清 传播时延 和 传输时延

其实很简单区分

• 传播 类似于扩散 就是在距离上传播所花的时间

• 传输 类似于输出 就是从节点输出到通信链路所花的时间

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总的节点延迟就是四者之和

*d*nodal =*d*proc +*d*queue +*d*trans +*d*prop

• dproc = 节点处理时延-nodal processing delay
  • 典型几个微秒或更小
• dqueue = 排队时延-queuing delay
  • 取决于路由器的拥塞程度
• dtrans = 传输时延-transmission delay
  • = L/R, 低带宽链路比较显著
• dprop = 传播时延-propagation delay
  • 几个微妙到数百毫秒(卫星通信高传播延迟)

浅谈排队时延

• R=链路带宽 (bps)
• L=分组长度 (bits)
• a=平均分组到达率

average packet arrival rate

流量强度
traffic intensity = La/R

排队时延和流量强度的关系：

如图所示

• La/R ~ 0: 分组稀疏到达,无队列,平均排队延迟极小接近于0
• La/R -> 1: 分组猝发到达,形成队列,队列长度迅速增加,排队延迟大幅增大
• La/R > 1: 输出队列平均位到达速率超过送走这些位的极限速率，输出队列持续增长，排队延迟趋于无穷大**。**

吞吐量

• 网络吞吐量

• 单位时间内整个网络传输数据的速率或分组数

• 单位:bps或datapacketspersecond

瓶颈链路

吞吐量是:min{Rs,Rc}

link on end-end path that constrains end-end throughput 在端到端路径中制约吞吐量的链路

吞吐量在因特网中的情景

对分组交换网络中的延迟、 丢失和吞吐量总结到这里