1.6 分组交换中的延时、丢包与吞吐量

分组在节点之间传输时，无法做到理想情况下的瞬间传输，而是会经受多种不同的时延，重要的几个时延如下：

• 处理时延（Processing Delay）：路由器用于检查分组首部、除错与决定将分组导向何处需要的延时。由路由器本身决定，其对路由器的最大吞吐量有显著影响。
• 排队时延（Queuing Delay）：若传输队列非空，分组在传输队列中等待传输需要的延时。由传输队列的情况决定。
• 传输时延（Transmission Delay）：路由器将整个分组推进传输链路开始传输需要的时间。设 $L$ 为分组大小，$R$ 为传输速率，则传输时延 $t_{trans}={\displaystyle \frac{L}{R}}$ 。
• 传播时延（Propagating Delay）：分组在链路中从一段传播到另一端所需的时间。设 $S$ 为链路长度，$v$ 为在该介质中的传播速率，则传播时延 $t_{prop}={\displaystyle \frac{S}{v}}$ 。

现对排队时延做一个简单的分析：设 $a$ 为分组进入传输队列的平均速率；分组平均大小为 $L$ ；链路传输速率为 $R$ 。则称 ${\displaystyle \frac{La}{R}}$ 为 流量强度（Traffic Intensity）。其可以反映某一时间段排队时延的大小。当流量强度接近 0 时，表明进入队列的分组很稀疏，排队时延接近或等于 0。若流量强度接近 1，平均排队时延将迅速增加。如果流量强度大于等于 1，理论来说传输队列将无限增长，排队时延趋向无穷大，从而导致系统停摆。

然而，传输队列的容量总是有限的，当传输队列已满，尝试新加入队列的分组将直接被 丢弃。分组丢失的比例随流量强度增加而增加。

在两台通信的主机之间，为了衡量数据传输的速度，我们定义数据的 瞬时吞吐量（Instantaneous Throughout） 为接收方接受文件的速率；而 平均吞吐量（Average Throughout） 则为接收文件的大小与传输用时的比值。吞吐量总是 瓶颈链路（Bottleneck Link） ，即在两台主机之间的所有链路中，传输速率最小的那个链路的传输速率。在当前的互联网中，瓶颈链路一般为接入网链路。