Введение
Качество сетевых услуг. Производительность сети относится к показателям качества обслуживания сети с точки зрения потребителя. Существует множество различных способов измерения производительности сети, поскольку каждая сеть отличается по своей природе и архитектуре. Производительность также можно моделировать и имитировать вместо измерения; одним из примеров является использование диаграмм переходов состояний для моделирования производительности очередей или использование сетевого симулятора.
Network performance refers to measures of service quality of a network as seen by the customer. There are many different ways to measure the performance of a network, as each network is different in nature and design. Performance can also be modeled and simulated instead of measured; one example of this is using state transition diagrams to model queuing performance or to use a Network Simulator.
Пропускная способность
Доступная полоса пропускания канала и достижимое отношение сигнал/шум определяют максимальную возможную пропускную способность. Обычно невозможно передать больше данных, чем предписано теоремой Шеннона — Харти.
Пропускная способность
Пропускная способность – это количество сообщений, успешно доставленных за единицу времени. Пропускная способность определяется доступной полосой пропускания, а также соотношением сигнал/шум и аппаратными ограничениями. В рамках данной статьи под пропускной способностью понимается показатель, измеряемый от момента прибытия первого бита данных к приемнику, чтобы отделить понятие пропускной способности от понятия задержки. В подобных обсуждениях термины «пропускная способность» и «полоса пропускания» часто используются как синонимы. Временной интервал – это период, в течение которого измеряется пропускная способность. Выбор подходящего временного интервала часто оказывает решающее влияние на расчеты пропускной способности, а учет или неучет задержки определяет, влияет ли задержка на итоговое значение пропускной способности.
Задержка
Скорость света накладывает минимальное время распространения на все электромагнитные сигналы. Невозможно уменьшить задержку ниже, где s – расстояние, а c – скорость света в среде (приблизительно 200 000 км/с для большинства волоконно-оптических или электрических сред, в зависимости от их коэффициента скорости). Это означает примерно дополнительную миллисекунду времени задержки в пути (RTT) на каждые 100 км (или 62 мили) расстояния между конечными устройствами. Дополнительные задержки возникают и в промежуточных узлах. В сетях с коммутацией пакетов задержки могут возникать из-за очередей.
where s is the distance and cm is the speed of light in the medium (roughly 200,000 km/s for most fiber or electrical media, depending on their velocity factor). This approximately means an additional millisecond round trip delay (RTT) per 100 km (or 62 miles) of distance between hosts. Other delays also occur in intermediate nodes. In packet switched networks delays can occur due to queueing.
Ужас
Джиттер — нежелательное отклонение от точной периодичности предполагаемого периодического сигнала в электронике и телекоммуникациях, часто относительно опорного генератора тактовых импульсов. Джиттер может проявляться в таких характеристиках, как частота последовательных импульсов, амплитуда сигнала или фаза периодических сигналов. Джиттер является существенным и, как правило, нежелательным фактором при проектировании большинства каналов связи (например, USB, PCI-e, SATA, OC-48). В приложениях восстановления тактовой частоты он называется временным джиттером.
Коэффициент ошибки
В цифровой передаче число битовых ошибок – это количество битов принятого потока данных по каналу связи, которые изменились вследствие шума, помех, искажений или ошибок синхронизации битов. Битовая частота ошибок или отношение битовых ошибок (BER) – это число битовых ошибок, деленное на общее количество переданных битов за рассматриваемый промежуток времени. BER является безразмерной величиной, характеризующей производительность, и часто выражается в процентах. Вероятность битовой ошибки pe – это математическое ожидание BER. BER можно рассматривать как приближенную оценку вероятности битовой ошибки. Эта оценка точна для достаточно длительного промежутка времени и при большом количестве битовых ошибок.
Взаимодействие факторов
Все вышеперечисленные факторы, в сочетании с требованиями и восприятием пользователей, влияют на определение воспринимаемой "быстродействия" или полезности сетевого подключения. Связь между пропускной способностью, задержкой и пользовательским опытом лучше всего понимается в контексте совместно используемой сетевой среды и как задача планирования ресурсов.
Алгоритмы и протоколы
Для некоторых систем задержка и пропускная способность являются взаимосвязанными параметрами. В TCP/IP задержка также может напрямую влиять на пропускную способность. В TCP-соединениях большое произведение задержки на пропускную способность, характерное для соединений с высокой задержкой, в сочетании с относительно небольшими размерами TCP-окон на многих устройствах, фактически приводит к резкому снижению пропускной способности при увеличении задержки. Это можно исправить различными способами, например, увеличением размера окна перегрузки TCP, или более радикальными решениями, такими как объединение пакетов, ускорение TCP и коррекция прямых ошибок, которые обычно используются для спутниковых каналов связи с высокой задержкой. Ускорение TCP преобразует TCP-пакеты в поток, аналогичный UDP. В связи с этим программное обеспечение для ускорения TCP должно предоставлять собственные механизмы для обеспечения надежности соединения, учитывая задержку и пропускную способность канала, и обе стороны канала с высокой задержкой должны поддерживать используемый метод. Вопросы производительности, такие как пропускная способность и задержка типа "конец в конец", также решаются на уровне управления доступом к среде (MAC).
Примеры систем с доминирующей латентностью или пропускной способностью
Многие системы можно охарактеризовать как системы, в которых определяющую роль играют либо ограничения пропускной способности, либо ограничения задержки, с точки зрения полезности или опыта конечного пользователя. В некоторых случаях абсолютные ограничения, такие как скорость света, создают уникальные проблемы для таких систем, и их нельзя устранить. Другие системы позволяют значительно сбалансировать и оптимизировать параметры для достижения наилучшего пользовательского опыта.
Спутниковый
Для телекоммуникационного спутника на геосинхронной орбите расстояние между передатчиком и приемником составляет не менее 71000 км. Это означает минимальную задержку между отправкой запроса и получением сообщения, или латентность в 473 мс. Эта задержка может быть весьма ощутимой и влияет на работу спутниковой телефонной связи, независимо от доступной пропускной способности.
Глубокая космическая связь
Эти соображения, связанные с большой длиной пути распространения сигнала, усугубляются при связи с космическими зондами и другими удалёнными объектами за пределами атмосферы Земли. Глубокая космическая сеть, разработанная NASA, является одной из таких систем, которая должна справляться с этими проблемами. GAO критиковал текущую архитектуру, в основном из-за высокой задержки. Для решения проблем прерывистой связи и больших задержек передачи пакетов было предложено несколько различных методов, таких как сети, устойчивые к задержкам.
Даже более глубокая космическая связь
На межзвездных расстояниях сложности при разработке радиосистем, способных обеспечить хоть какую-то пропускную способность, чрезвычайно велики. В таких условиях поддержание связи важнее, чем время, необходимое для её установления.
Транспортировка данных в офлайн режиме
Транспортировка почти целиком ориентирована на пропускную способность, поэтому физическая доставка архивов на магнитных лентах по-прежнему в основном осуществляется наземным транспортом.