1. Overview of Delay in Packet-Switched Networks
A medida que un paquete viaja de un nodo al siguiente, este sufre de diversos tipos de delays en cada nodo a lo largo del camino. Los más importantes son: nodal processing delay, queuing delay, transmission delay, y propagation delay. Juntos, estos se acumulan en un único total nodal delay.
La contribución de estos componentes puede variar significativamente según las condiciones. El processing delay suele ser insignificante.
Processing Delay
El tiempo requerido para examinar el header del paquete y determinar a donde enviarlo es parte del processing delay, aunque también puede incluir otros factores, como los chequeos de errores a nivel de bit. Luego de este procesamiento, el router dirige el paquete a la queue que le precede al link correspondiente.
Queuing Delay
En la cola, el paquete experimenta el queuing delay mientras espera a ser transmitido al link. El tiempo de este paquete dependerá de la cantidad de paquetes que se encuentren delante de él.
Transmission Delay
Sea el largo en bits de un paquete, y la tasa de transmisión del link en bits/secs. Entonces el transmission delay será de . Esta es la cantidad de tiempo requerida para pushear el paquete al link.
Propagation Link
Una vez pusheado el paquete en el link. Necesita propagarse al router siguiente. El tiempo requerido para propagar el paquete desde el inicio al final del link se conoce como propagation delay. Este dependerá del medio físico y la longitud del trayecto.
2. Queuing Delay and Packet Loss
Es queuing delay es el retraso más interesante y complicado de todos. Varía de paquete a paquete, por lo que se suelen usar métricas como el promedio o la varianza para analizarlo.
Supongamos que los paquetes tendrán una largo de bits. Sea la frecuencia promedio en la los paquetes llegan a la cola, en unidades de packets/secs. y la tasa de transmisión (bits/secs). Entonces la frecuencia de arribo de bits a la cola será de bits/secs. Denominamos traffic intensity a la relación entre el arribo y la transmisión: . Evitaremos a toda costa que esta relación sea menor a 1, ya que eso implicaría un retraso creciente en el envío de información.
Cuando la intensidad es menor a 1, entonces la naturaleza del tráfico impacta el retraso. Si la llegada se produce en cortos estallidos de información, entonces se pueden producir pequeños retrasos estables. Afortunadamente, el arribo de datos suele tener una distribución aleatoria.
A medida que la intensidad del tráfico se acerca a 1, El retraso promedio aumenta rápidamente. Un pequeño incremento en la intensidad resultará en un gran aumento en el queuing delay
Packet Loss
La capacidad de cola de un packet switch es limitada. Cuando un paquete llega, este puede encontrarse con una cola llena. Sin lugar donde ser almacenado, el router descarta el paquete.
Desde el punto de vista de un host. El paquete parecerá ser enviado, pero jamás arribará a destino.
3. End-to-End Delay
Ahora, analizaremos el retraso de una comunicación al atravesar un número de nodos. En este caso, los retrasos de cada nodo se acumularían para llegar al retraso de punta a punta. Podemos llegar a una ecuación generalizada del retraso de punta a punta. Sumando los retrasos de cada uno de los nodos. Asumiremos que el delay es constante en cada nodo
End System, Application, and Other Delays
Además de los delays mencionados, algunos protocolos introducen nuevos delays como parte de un protocolo para compartir el medio con otros sistemas. Otro ejemplo es el media packetizacion delay. Es un retraso que ocurre al tener que llenar cierto packet con información adicional, como en VoIP (Voice-over-IP)
4. Throughput in Computer Networks
El instantaneous throughput en cualquier instante del tiempo es la tasa a la cual el receptor está recibiendo el paquete. Definiremos el average throughput como el valor medio a lo largo de la transferencia
Supongamos un servidor y un cliente conectados por dos links y un router. Si definimos como la tasa del link entre el servidor y el router y como la tasa del link entre el router y el cliente. Entonces el throughput será el mínimo de estos dos valores, este será la transmission rate del bottleneck link. Hoy en día, este bottleneck link se suele encontrar en la red de acceso.
Para casos donde no hay tráfico interviniendo, el throughput se puede aproximar simplemente como el mínimo de los transmission rates a lo largo del recorrido. Pero en casos donde hay tráfico, un link con alta transmission rate puede perfectamente ser el bottleneck link.