【速率】
速率(Speed),又称数据率或者比特率,是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率
其单位为比特/秒(b/s,bps)
在数据率较高时,可用 kb/s
、Mb/s
、Gb/s
来表示,其中,对于 k
、M
、G
有:
此外,在计算机网络中,通常将最高数据率称为带宽
【带宽】
带宽(Bandwidth),是通信领域中的概念
对于模拟信道来说,其表示信道中允许通过的信号频带范围,即信号的最高频率与最低频率差,单位是赫兹(Hz)
对于数字信道来说,其表示网络线路所能传送数据的能力,即数字信道所能传送的最高数据率,单位是比特/秒(b/s,bps)
【吞吐量】
吞吐量(Throughput),是单位时间内通过某个网络、或信道、或接口的数据量
其大小受制于网络带宽或网络额定速率的限制
【时延】
时延(Delay),是数据从网络的一端传送到另一端所需的总时间,其由发送时延、传播时延、处理时延、排队时延构成,即:
1.发送时延发送时延,又称传输时延,是结点将分组的所有比特推向传输链路所需的时间,即从发送分组的第一个比特起,到该分组最后一个比特发送完毕所需要的时间
其计算公式为:
值得注意的是,所谓的高速链路,其提高的是数据发送率,以此来减少数据的发送时延,并非是提高比特在链路上的传播速率
2.传播时延传播时延,是电磁波在信道中传播一定距离花费的时间,即一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间
其计算公式为:
3.处理时延处理时延,是数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间,例如:分析分组首部、从分组中提取数据、差错检验、寻找适当路由等
该时延受制于交换结点设备硬件的影响,可视为一个固定值
4.排队时延排队时延,是指分组在进入路由器后需要于路由器的输入队列中排队等待处理,待路由器确定转发端口后,还要在输出队列中排队等待转发
该时延受制于网络状况与路由器实际情况,在计算总时延时一般忽略不计
当从结点 A
发往结点 B
时,四种时延产生的地方如下
【时延带宽积】
时延带宽积(Bandwidth-delay Product),是指发送端发送的第一个比特即将到达终点时,发送端已经发送了多少个比特,其单位为比特(bit)
因此,其又被称为以比特为单位的链路长度,即:
如图,考虑一个代表链路的圆柱形管道,其长度表示链路的传播时延,横截面表示链路带宽,则时延带宽积表示为该管道可容纳的比特数量
【往返时延】
往返时延(Round-Trip Time,RTT),是指从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时延,这里假设接收端收到发送端的数据后立即发送确认
在互联网中,往返时延还包括各中间结点的处理时延、排队时延、转发数据时的发送时延
【利用率】
信道利用率,指出信道有百分之多少的时间是有数据通过的,完全空闲的信道利用率是 $0$
其计算方式如下:
需要注意的是,并非信道利用率越高越好
网络利用率,指出网络有百分之多少的时间是有数据通过的,其值即为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
如下图所示,当某信道或某网络的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加
假设 $D_0$ 为网络空闲时的时延,$D$ 为网络当前的时延,$U$ 为网络利用率,则时延与网络利用率的关系如下: