Producto de retardo de ancho de banda

Parámetro en redes de telecomunicaciones.

En las comunicaciones de datos , el producto de retardo del ancho de banda 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 han sido transmitidos pero aún no reconocidos. El producto de retardo de ancho de banda se propuso originalmente ^[2] como regla general para dimensionar los buffers del enrutador junto con el algoritmo de detección temprana aleatoria (RED) para evitar la congestión.

Una red con un producto de gran retardo de ancho de banda se conoce comúnmente como red larga y gruesa ( LFN ). Como se define en RFC  1072, una red se considera LFN si su producto de retardo de ancho de banda 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, donde 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 LFN, una conexión con 100 Gbit/s debería permanecer por debajo de 1 μs RTT para no considerarse LFN.

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

Un producto con un alto retardo de ancho de banda es un problema importante en el diseño de protocolos como el Protocolo de control de transmisión (TCP) con respecto al ajuste de TCP , porque el protocolo sólo puede alcanzar un rendimiento óptimo si un remitente envía una cantidad de datos suficientemente grande antes de ser enviado. debe detenerse y esperar hasta que se reciba un mensaje de confirmación del receptor, acusando la recepción exitosa 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 funcionando por debajo de la eficiencia máxima del enlace. Los protocolos que esperan tener éxito en este sentido necesitan algoritmos de autocontrol 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 escalar.

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 (de DSLAM a 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 velocidad ultraalta: 100 Gbit/s, RTT de 30 μs $${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 30\times 10^{-6}{\text{ s}}\\&=3\times 10^{6}{\text{ bit}}=3{\text{ Mbit}}=375{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• 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:

• HSTCP
• TCP RÁPIDO
• BIC TCP
• TCP CÚBICO
• H-TCP
• TCP compuesto
• Ágil-SD

Ver también

• Suplantación de protocolo
• Internet satelital
• Internet2
• Inflación de buffer
• Kibibyte , para KiB frente a KB
• ley de poco

Referencias

1. RFC 1072: Introducción
2. Villamizar, Curtis; Song, Cheng (1 de octubre de 1994). "TCP de alto rendimiento en ANSNET". Revisión de comunicación por computadora ACM SIGCOMM . 24 (5): 45–60. doi : 10.1145/205511.205520 .
3. Mahdavi, Jamshid; Mathis, Matt; Reddy, Raghu. "Permitir 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 .