Producto ancho de banda-retardo

Parámetros en redes de telecomunicaciones

En las comunicaciones de datos , el producto ancho de banda-retardo es el producto de la capacidad de un enlace de datos (en bits por segundo ) y su tiempo de retardo de ida y vuelta (en segundos). ^[1] El resultado, una cantidad de datos medida en bits (o bytes ), es equivalente a la cantidad máxima de datos en el circuito de red en un momento dado, es decir, datos que se han transmitido pero aún no se han reconocido. El producto ancho de banda-retardo se propuso originalmente ^[2] como una regla general para dimensionar los búferes del enrutador junto con el algoritmo de evitación de congestión de detección temprana aleatoria (RED).

Una red con un gran producto ancho de banda-retardo se conoce comúnmente como red larga y pesada ( LFN ). Como se define en RFC  1072, una red se considera una LFN si su producto ancho de banda-retardo es significativamente mayor que 10 ⁵ bits (12 500 bytes).

Detalles

Las redes de área local (LAN) de velocidad ultraalta pueden entrar en esta categoría, en la que el ajuste del protocolo es fundamental para lograr un rendimiento máximo, debido a su ancho de banda extremadamente alto, aunque su retraso no sea grande. Si bien una conexión con 1 Gbit/s y un tiempo de ida y vuelta inferior a 100 μs no es una LFN, una conexión con 100 Gbit/s tendría que permanecer por debajo de 1 μs de RTT para no ser considerada una LFN.

Un ejemplo importante de un sistema en el que el producto ancho de banda-retardo es grande es el de las conexiones por satélite geoestacionarias , en las que el tiempo de entrega de extremo a extremo es muy elevado y el rendimiento del enlace también puede ser elevado. El elevado tiempo de entrega de extremo a extremo dificulta la vida de los protocolos de parada y espera y de las aplicaciones que suponen una respuesta rápida de extremo a extremo.

Un producto de retardo de ancho de banda alto es un caso de problema importante en el diseño de protocolos como el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) con respecto al ajuste de TCP , porque el protocolo solo puede lograr un rendimiento óptimo si un remitente envía una cantidad suficientemente grande de datos antes de que se le solicite detenerse y esperar hasta que se reciba un mensaje de confirmación del receptor, acusando recibo exitoso de esos datos. Si la cantidad de datos enviados es insuficiente en comparación con el producto de retardo de ancho de banda, entonces el enlace no se mantiene ocupado y el protocolo está operando por debajo de la eficiencia máxima para el enlace. Los protocolos que esperan tener éxito en este sentido necesitan algoritmos de automonitoreo y autoajuste cuidadosamente diseñados. ^[3] La opción de escala de ventana TCP se puede utilizar para resolver este problema causado por un tamaño de ventana insuficiente, que está limitado a 65.535 bytes sin escala.

Ejemplos

• Red satelital de velocidad moderada : 512 kbit/s, tiempo de ida y vuelta (RTT) de 900 ms

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=512\times 10^{3}{\text{ bit/s}}\cdot 900\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=460,800{\text{ bit}}=460.8{\text{ kbit}}=57.6{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$

• DSL residencial : 2 Mbit/s, 50 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=100\times 10^{3}{\text{ bit}}=100{\text{ kbit}}=12.5{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Banda ancha móvil ( HSDPA ): 6 Mbit/s, 100 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=6\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 100\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=600\times 10^{3}{\text{ bit}}=600{\text{ kbit}}=75{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• ADSL2+ residencial : 20 Mbit/s (desde DSLAM al módem residencial), 50 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{7}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Internet por cable residencial ( DOCSIS ): 200 Mbit/s, 20 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{8}{\text{ bit/s}}\cdot 20\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=4\times 10^{6}{\text{ bit}}=4{\text{ Mbit}}=500{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Red terrestre de alta velocidad: 1 Gbit/s, 1 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=10^{9}{\text{ bit/s}}\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• LAN de ultraalta velocidad: 100 Gbit/s, 30 μs RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 30\times 10^{-6}{\text{ s}}\\&=3\times 10^{6}{\text{ bit}}=3{\text{ Mbit}}=375{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Red internacional de investigación y educación: 100 Gbit/s, 200 ms RTT $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 0.2{\text{ s}}\\&=2\times 10^{10}{\text{ bit}}=20{\text{ Gbit}}=2.5{\text{ GB}}\end{aligned}}}$$

Algoritmos de control de congestión TCP

Se han personalizado muchas variantes de TCP para productos con gran retardo de ancho de banda:

• Protocolo de alto rendimiento (HSTCP)
• TCP RÁPIDO
• Código de barras BIC
• TCP cúbico
• TCPH
• TCP compuesto
• SD ágil

Véase también

• Suplantación de protocolo
• Internet satelital
• Internet2
• Inflamación del búfer
• Kibibyte , para KiB frente a KB
• Ley de Little

Referencias

1. RFC 1072: Introducción
2. Villamizar, Curtis; Song, Cheng (1 de octubre de 1994). "TCP de alto rendimiento en ANSNET". ACM SIGCOMM Computer Communication Review . 24 (5): 45–60. doi : 10.1145/205511.205520 .
3. Mahdavi, Jamshid; Mathis, Matt; Reddy, Raghu. "Habilitación de transferencias de datos de alto rendimiento". Centro de Supercomputación de Pittsburgh . Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2015. Consultado el 17 de marzo de 2017 .