1. 序章

ネットワーキングの観点から、パケットは、送信元から宛先に移動するデータの単位として定義できます。 インターネットなどのコンピュータネットワークを介して配信されるデータは、パケットに分割されます。 それらを受信するコンピューターまたはデバイスは、これらのパケットを再結合します。

さらに、遅延または遅延は、最初のビットが送信元から送信された後、メッセージ/パケット全体が宛先に到達するのにかかる時間として定義できます。 ネットワークパフォーマンスを測定することは重要な指標です。 パケットの遅延は、伝搬遅延、送信遅延、キューイング遅延、および処理遅延の4つの要素を加算して計算されます。

この記事では、伝搬遅延と伝送遅延について説明します。これらは、他の2つの遅延よりも計算が難しいためです。

2. 伝播遅延

伝搬遅延は、1ビットがリンクの一方の端からもう一方の端に移動するのにかかる時間です。 ビットは電磁信号の形で移動します。 電磁信号が伝播する速度は、電磁信号が通過する媒体によって決まります。 伝搬遅延の式は次のとおりです。

   

ここで、はリンクを介した送信者と受信者の間の距離であり、は伝送速度です。

たとえば、2点間の距離がであり、伝搬速度がケーブル内にある場合、伝搬遅延は次のようになります。

   

3. 伝送遅延

送信遅延は、送信リンク上のすべてのパケットビットをプッシュするために必要な時間です。これは主にデータのサイズとチャネル帯域幅（bps単位）に依存します。 伝送遅延の式は次のとおりです。

   

ここで、はパケットの長さ、は伝送速度です。

たとえば、の伝送速度を使用した（）の伝送には、次の時間がかかります。

   

4. 現実の問題

概念をよりよく理解するために、このセクションでは、伝搬および伝送遅延に関連する3種類の問題と、そのような問題を解決する方法について説明します。

4.1. 問題1

次のシナリオで、レイテンシー（送信された最初のビットから受信された最後のビットまでの合計遅延）を計算する方法を見てみましょう。

まず、次の図に示すように、送信側と受信側は2つのリンクと1つのスイッチによって分離されています。 パケットサイズはであり、各リンクはの伝播遅延を導入します。 スイッチがパケットの最後のビットを受信した直後に転送を開始し、キューが空であると仮定します。

リンクごとに、リンク上でパケットを送信する時間はです。その後、最後のビットがリンクを介して伝播するために追加の時間がかかります。 したがって、パケット全体を受信した後にのみ転送を開始するスイッチが1つしかない場合、転送遅延の合計は2つの送信遅延と2つの伝搬遅延になります。

次に、次の図に示すように、3つのスイッチと4つのリンクがある別のシナリオを見てみましょう。遅延はどうなりますか？

3つのスイッチ、つまり4つのリンクの場合、合計遅延は4つの送信遅延と4つの伝搬遅延になります。

4.2. 問題2

次に、2つのホストがリンク付きのパケットスイッチを介して接続されている別の問題を見てみましょう。 各リンクの伝播遅延は。です。 スイッチは、パケットを受信した後、パケットの転送を開始します。 ビットのパケットサイズを使用して2つのホスト間でデータのビットを送信する場合は、データの最初のビットの送信からデータの最後のビットの受信までの経過時間をマイクロ秒単位で計算します。

送信側ホストは最初のパケットをスイッチに送信します。送信時間はです。 その後、2番目のパケットが送信されます。 したがって、最初のパケットはの宛先に到達します。

最初のパケットが宛先に移動している間、2番目のパケットは。の後に移動を開始します。 2番目のパケットにかかる残りの時間は、最初のパケットとオーバーラップします。 最終的に、全体の時間はです。

4.3. 問題3

最後の練習問題として、次の図に示すシナリオを見ていきます。このシナリオでは、5MBのファイルを500バイトのパケットのチャンクで送信します。 パケット損失を防ぐために、に500バイトのパケットを送信すると、に50バイトのパケットで応答し、パケットを正常に受信したことを確認します。 確認応答を受信した後でのみ、次のパケットを送信します。 損失がないと仮定すると、ファイルを次の宛先に送信するのにどのくらい時間がかかりますか。

まず、からまでの500バイトのパケットサイズの遅延を見つけます。

  • からへの送信遅延：。
  • からへの送信遅延：。
  • からへの伝搬遅延：。
  • からへの伝搬遅延：。

リンク上の遅延は、伝送遅延と伝搬遅延です。 したがって、to間の遅延はです。 からへの遅延はです。 からまでの500バイトのパケットサイズの合計遅延は

次に、からまでの50バイトの確認応答パケットサイズの遅延を見つけましょう。 伝搬遅延は同じままです。

  • からへの送信遅延：。
  • からへの送信遅延：。

したがって、toとtoの間の遅延はです。

  • からへの確認応答の合計遅延はです。
  • パケットと確認応答の合計遅延はです。
  • 5MBのファイル転送のパケット数は。

最終的に、5MBのファイルの合計転送時間は

5. 結論

この記事では、伝搬遅延と伝送遅延の概念について説明しました。 概念をよりよく理解するために、3種類の数値問題について説明しました。