时延(Delay)
时延是计算机网络最重要的性能指标之一,指数据(报文、分组或比特)从网络一端传送到另一端所需的时间。
四种时延的组成
总时延公式:
\[d_{总} = d_{发送} + d_{传播} + d_{处理} + d_{排队}\]
1. 发送时延(Transmission Delay)
\[d_{发送} = \frac{数据帧长度(bit)}{信道带宽(bit/s)}\]
- 也称传输时延
- 取决于数据长度和发送速率
- 与传播距离无关
2. 传播时延(Propagation Delay)
\[d_{传播} = \frac{信道长度(m)}{电磁波传播速率(m/s)}\]
- 电磁波在铜缆中约 \(2.3 \times 10^8\) m/s
- 电磁波在光纤中约 \(2.0 \times 10^8\) m/s(约为光速的 2/3)
- 与发送速率无关
3. 处理时延(Processing Delay)
路由器处理分组首部、查找路由表所需时间,通常很小,可近似忽略。
4. 排队时延(Queuing Delay)
分组在路由器输入/输出队列中等待的时间,随网络拥塞程度变化,不确定。
重要区分
发送时延 ≠ 传播时延——这是初学者最易混淆的概念。
- 提高链路速率(带宽升级):只减少发送时延
- 缩短传输距离:只减少传播时延
- 高速链路中,发送时延极小,传播时延成为主导
例题(课件原题):
结点A将数据块通过 1000 km 光纤链路发送给结点B。
- 光纤传播速率:\(2 \times 10^8\) m/s
- 传播时延:\(d_{prop} = 10^6 / (2 \times 10^8) = 5\) ms
- 若链路速率从 1 Mbit/s 升到 10 Mbit/s,传播时延不变,只发送时延缩短
时延带宽积
\[ ext{时延带宽积} = d_{传播} \times C \text{(单位:比特)}\]
- 表示"以比特为单位的链路长度"
- 含义:管道中同时"飞行"的比特总数
- 是网络设计(缓冲区大小、窗口设置)的关键参数
往返时延 RTT
\[RTT = 2 \times d_{传播} + 各中间结点时延\]
互联网中,RTT 还包括各路由器的处理时延、排队时延和转发时延。
参见
- [[01-概述]] — 性能指标完整介绍
- [[05-运输层|TCP流量控制]] — 窗口大小与RTT的关系
- [[TCP拥塞控制]] — 超时重传依赖RTT估计