网路性能

以下衡量标准通常被认为是重要的:

• 带宽通常以比特/秒为单位，是可以传输数据的最大速率
• 吞吐量是数据传输的实际速率
• 延迟是发送方和接收方之间解码的延迟，这主要和信号传播时间和信息遍历所有节点的处理时间有关
• 抖动指数据接收端接收数据包延迟的变化情况
• 误码率是将发送位总数除以损坏位数得到的百分比

1.1 带宽

可用的信道带宽和可实现的信噪比决定了最大吞吐量。通常不可能发送比香农-哈特利定理规定的更多的数据。

1.2 生产能力

吞吐量是每单位时间内成功传输的信息数。吞吐量受可用带宽、可用信噪比和硬件限制限制。本文中的吞吐量是指从数据的第一位到达接收器时开始测量，从而将吞吐量的概念与延迟的概念分离开来。对于这种类型的讨论，术语“吞吐量”和“带宽”通常可以互换使用。

时间窗口是测量吞吐量的时间段。选择合适的时间窗口通常将决定吞吐量的计算，并且是否考虑延迟将决定延迟是否影响吞吐量的计算结果。

1.3 延迟

光速是所有电磁信号的最小传播时间。不可能减少以下延迟

其中s是距离，cm是光在介质中的速度。这意味着主机之间100公里的距离需要约额外1毫秒的往返时间(RTT)。

数据传输的中间节点也存在其他延迟。在分组交换网络中，由于排队，会出现延迟。

1.4 抖动

抖动是指在电子和电信中周期信号与信号真实周期之间不希望出现的偏差，通常与参考时钟源有关。抖动可以在连续脉冲的频率、信号幅度或周期信号的相位等特性中观察到。抖动是几乎所有通信链路(例如，USB、PCI-e、SATA、OC-48)设计中的一个重要因素，通常也是不希望出现的因素。在时钟恢复应用中，它被称为时序抖动。^[1]

1.5 出错率

在数字传输中，比特差错的数量是指接收到的信道中的数据流由于噪声、干扰、有损或比特同步错误而更改的比特的数量。

误码率(BER) 是在一定的时间间隔中，比特误差数量除以传送比特总数的百分率。误码率是一种无单位的性能指标，通常用百分比表示。

误码概率pe是误码率的期望值。误码率可以视作误码概率的约略估计。这种估计对于长时间间隔和大量比特误差是准确的。

1.6 因素的相互作用

上述所有因素，与用户需求和用户感知一起，决定了用户感受到的网络连接性、可用性以及网速。吞吐量、延迟和用户体验之间的关系在共享网络介质的环境中被最恰当地理解为一个调度问题。

对于某些系统，延迟和吞吐量是相互紧密关联的。在TCP/IP中，延迟也会直接影响吞吐量。在TCP连接中，当高延迟连接的大带宽延迟时积遇上许多设备上相对较小的TCP窗口大小，会导致连接的吞吐量随着延迟而急剧下降。这可以通过多种技术来补救，例如增加TCP拥塞窗口的大小，或者采取更激进的解决方案，例如分组合并、TCP加速和前向纠错，所有这些都通常用于高延迟卫星链路。

TCP加速将TCP数据包转换成一个类似于UDP的数据流。因此，需要考虑到链路的延迟和带宽，而且TCP加速软件必须提供相应的机制来确保链路的可靠性，高延迟链路的两端必须支持所使用的方法。

在介质访问控制层，也解决了吞吐量和端到端延迟等性能问题。

从终端用户使用网络的感受而言，许多系统都有以下特点，即要么受吞吐量限制，要么受网络延迟限制。。在某些情况下，像光速这样的硬性限制给这种系统带来了棘手的问题，并且目前没有任何办法来解决这个问题。也有些系统通过对性能衡量标准进行卓有成效的平衡和优化，以获得最佳用户体验。

3.1 卫星电话通信

地球同步轨道上电信卫星的发射机和接收机之间的路径长度至少为71000公里。这意味着消息请求和消息接收之间的最小延迟为473毫秒。这种延迟非常明显，无论可用的吞吐量是多少，都会影响卫星电话服务。

3.2 太空通信

当与空间探测器和地球大气层之外的其他远距离目标通信时，这些路径长度因素会加剧。美国宇航局（NASA）实施的深空网络就是一个必须解决这些问题的系统。GAO强烈批评了这种高度延迟的架构。^[2]目前已经提出了几种不同的方法来解决数据包之间的间歇性连接和长延迟问题，例如延迟-容忍网络。^[3]

3.3 星际交流

在星际距离层面上，通过地球同步轨道上的电信卫星连接，发射机和接收机之间的路径长度至少有71000公里。。在这种情况下，保持沟通比沟通需要多长时间更重要。

3.4 离线数据传输

这种类型的数据传输几乎只关心数据吞吐量，这就是为什么现今仍旧使用车辆来物理上运输备份磁带档案的原因。