網絡性能

網絡性能是指客戶方的網絡服務質量。

每個網絡在性質和設計上都是不同的，因此有多種不同的方法來測量一個網絡的性能。網絡性能除了測量也可以建模並進行模擬，比如說使用狀態轉換圖來模擬排隊性能或使用網絡模擬器來模擬網絡性能。

性能標準

這些性能的測量被認為是重要的：

• 帶寬是可以傳輸信息的最大速率，通常以比特/秒為單位
• 吞吐量是信息傳輸的實際速率
• 延遲是發送處和接收處之間的延遲，這主要是信號傳播時間，以及信息經過所有節點需要的處理時間
• 抖動是接收處延遲的變化
• 誤碼率是將發送位總數除以損壞位數得到的百分比

帶寬

信道帶寬和信噪比決定了最大吞吐量。通常不可能發送比香農極限更多的信息。

吞吐量

吞吐量是每單位時間成功傳遞的信息數。吞吐量由帶寬、信噪比和硬件限制所控制。這裏的吞吐量說的是從接收方的第一位數據的到達來測量，以避免混淆吞吐量的概念與等待時間的概念。對於這種類型的討論，術語"吞吐量"和「帶寬」通常可互換使用。

時間窗口是測量吞吐量的時間段。選擇合適的時間窗口通常會決定吞吐量的計算，並且是否考慮延遲將確定延遲是否影響吞吐量。

延遲

光速是所有電磁信號的最大傳播速度。不可能減少電磁信號傳播延遲：

$t=s/c_{m}$

其中s是距離，c_m是介質中的光速。這意味着兩個主機每間隔100km就會有大約100ms的額外往返時間（RTT）。

中間節點也會發生其他延遲，比如在分組交換網絡中可能發生排隊延遲。

抖動

抖動是電子和電信中與信號真實周期之間的偏差，通常與參考時鐘源有關。可以在諸如連續脈衝的頻率，信號振幅或周期信號的相位之類的特性中觀察到抖動。在幾乎所有通信鏈路（例如USB、PCI-e、SATA、OC-48）的設計中，抖動是一個重要的，通常是不希望的因素。在時鐘恢復應用中也被稱為定時抖動。

誤碼率

在數字傳輸中，比特錯誤是通過信道的數據流的錯誤比特，其產生的原因是噪聲、干擾、失真或比特同步誤差。

誤碼率（BER）是在一定的時間間隔中，比特誤差數量除以傳送比特總數的百分率。BER是無單位性能指標，通常表示為百分比。

誤碼概率p_e是誤碼率的期望值。誤碼率可以被認為是誤碼概率的近似估計。該估計對於長時間且大量比特錯誤來說是準確的。

因素間的相互作用

上述所有因素，加上用戶要求和用戶感知，能夠在確定網絡連接的速度或效用方面中發揮作用。吞吐量，延遲和用戶體驗之間的關係在共享網絡介質中被最恰當地理解了。

算法和協議

對於某些系統，延遲和吞吐量是相互緊密關聯的。在TCP/IP中，延遲可以直接影響吞吐量。在TCP連接中，當高延遲連接的大帶寬延遲乘積遇上許多設備上相對較小的TCP窗口大小，會導致連接的吞吐量隨着延遲而急劇下降。當然，這可以通過各種技術來補救，例如增加TCP擁塞窗口大小，或使用更激進的解決方案，包括分組合併、TCP加速和前向糾錯，這些方案通常用於高延遲衛星鏈路。

TCP加速是指將TCP數據包轉換為類似於UDP的流。因此，TCP加速軟件必須提供自己的機制來確保鏈路的可靠性，同時考慮鏈路的延遲和帶寬，高延遲鏈路的兩端必須支持所使用的方法。

在介質訪問控制（MAC）層中，還解決了諸如吞吐量和端到端延遲之類的性能問題。

延遲或吞吐量影響系統的示例

許多系統的特徵是最終用戶體驗受吞吐量或延遲的限制。在某些情況下，諸如光速之類的硬限制對這種系統提出了很棘手的問題，並且目前沒有任何辦法來解決這個麻煩。也有些系統通過重要的平衡和優化來獲得最佳用戶體驗。

衛星電話

地球同步軌道衛星（發送方）和接收方的路徑長度至少長達71000千米，則消息請求和接收之間的最小延遲為473毫秒。無論可用的吞吐量是多少，這種延遲都會非常明顯地影響衛星電話服務。

太空通信

當與太空探測器和地球大氣層以外的其他遠程目標進行通信時，這些長度因素會加劇。NASA實施的深空網絡是一個必須應對這些問題的系統。GAO強烈批評了這種高度延遲的架構。 目前已經提出了幾種不同的方法來處理分組之間的間歇性連接和長延遲，例如延遲和中斷容忍網絡。

星際通信

在星際距離上，設計可以實現任何吞吐量的無線電系統是相當艱巨的。在這種情況下，能否保持溝通是一個比溝通需要多長時間更大的問題。

離線數據傳輸

運輸幾乎完全與吞吐量有關，這就是為什麼磁帶備份的物理交付仍主要由車輛完成的原因。

參見

• 比特率
• 測量網絡吞吐量
• 網絡流量測量
• 響應時間

參考

• Rappaport, Theodore S. Wireless communications : principles and practice 2. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR. 2002. ISBN 0-13-042232-0. 
• Roddy, Dennis. Satellite communications 3. New York [u.a.]: McGraw-Hill. 2001. ISBN 0-07-137176-1. 
• Fall, Kevin, "A Delay-Tolerant Network Architecture for Challenged Internets", Intel Corporation, February, 2003, Doc No: IRB-TR-03-003
• Government Accountability Office (GAO) report 06-445, NASA'S DEEP SPACE NETWORK: Current Management Structure is Not Conducive to Effectively Matching Resources with Future Requirements, April 27, 2006

外部連結

• NASA's Deep Space Network Website
• It's the Latency, Stupid