In Nachrichtennetzen, wie Ethernet oder Paket-Radio, Durchfluss oder Netzdurchfluss ist die durchschnittliche Rate der erfolgreichen Nachrichtenübergabe über einen Nachrichtenkanal. Das Daten kann eine physische oder logische Verbindung übertragen werden, oder einen bestimmten Netzknoten durchführen. Der Durchfluss wird gewöhnlich in Bit pro Sekunde (bit/s oder bps), und manchmal in Datenpaketen pro Sekunde oder Datenpaketen pro Zeitschlitz gemessen.

Der Systemdurchfluss oder gesamte Durchfluss sind die Summe der Datenraten, die an alle Terminals in einem Netz geliefert werden.

Der Durchfluss kann mathematisch mittels der queueing Theorie analysiert werden, wo die Last in Paketen pro Zeiteinheit angezeigte Ankunftrate λ ist, und der Durchfluss in Paketen pro Zeiteinheit angezeigte Abfahrtsrate μ ist.

Durchfluss ist zum Digitalbandbreite-Verbrauch im Wesentlichen synonymisch.

Maximaler Durchfluss

:See auch Maximalinformationsrate (pir)

Benutzer von Fernmeldegeräten, Systementwerfer und Forscher in die Nachrichtentheorie interessieren sich häufig für das Wissen der erwarteten Leistung eines Systems. Von einer Benutzerperspektive wird das häufig als irgendein ausgedrückt "welches Gerät wird meine Daten dort am effektivsten für meine Bedürfnisse bekommen?", oder "welches Gerät wird die meisten Daten pro Einheitskosten liefern?". Systementwerfer interessieren sich häufig für das Auswählen der wirksamsten Architektur oder Designeinschränkungen für ein System, die seine Endleistung steuern. In den meisten Fällen, dem Abrisspunkt, was ein System zu fähig ist, oder ist seine 'maximale Leistung', wofür sich der Benutzer oder Entwerfer interessieren. Wenn man Durchfluss untersucht, wird der Begriff 'Maximaler Durchfluss' oft gebraucht, wo Endbenutzer-Maximum-Durchfluss-Tests im Detail besprochen werden.

Maximaler Durchfluss ist zur Digitalbandbreite-Kapazität im Wesentlichen synonymisch.

Vier verschiedene Werte haben Bedeutung im Zusammenhang des "maximalen Durchflusses", verwendet im Vergleichen der 'oberen Grenze' Begriffsleistung von vielfachen Systemen. Sie sind 'maximaler theoretischer Durchfluss' 'haben maximaler erreichbarer Durchfluss', und 'Spitze Durchfluss' und 'maximalen anhaltenden Durchfluss' gemessen. Diese vertreten verschiedene Mengen, und Sorge muss genommen werden, dass dieselben Definitionen verwendet werden, wenn man verschiedenen 'maximalen Durchfluss' Werte vergleicht. Das Vergleichen von Durchfluss-Werten ist auch von jedem Bit abhängig, das denselben Betrag der Information trägt. Datenkompression kann Durchfluss-Berechnungen, einschließlich des Erzeugens von Werten bedeutsam verdrehen, die größer sind als 100 %. Wenn die Kommunikation durch mehrere Verbindungen der Reihe nach mit verschiedenen Bit-Raten vermittelt wird, ist der maximale Durchfluss der gesamten Verbindung niedriger als oder der niedrigsten Bit-Rate gleich. Die niedrigste Wertverbindung zur Reihe wird den Engpass genannt.

Maximaler theoretischer Durchfluss

Diese Zahl ist nah mit der Kanalkapazität des Systems verbunden, und ist die maximale mögliche Menge von Daten, die unter idealen Verhältnissen übersandt werden können. In einigen Fällen wird diese Zahl als gleich der Kanalkapazität berichtet, obwohl das, als nur non-packetized Systeme irreführend sein kann, können (asynchrone) Technologien das ohne Datenkompression erreichen. Wie man genauer berichtet, zieht maximaler theoretischer Durchfluss Format und Spezifizierung oben mit besten Fall-Annahmen in Betracht. Diese Zahl, wie der nah zusammenhängende Begriff 'maximaler erreichbarer Durchfluss' unten, wird in erster Linie als ein rauer berechneter Wert, solcher bezüglich der Bestimmung von Grenzen auf der möglichen Leistung früh in einer Systemdesignphase verwendet.

Spitze hat Durchfluss gemessen

Die obengenannten Werte sind theoretische oder berechnete Werte. Spitze hat gemessen Durchfluss ist Durchfluss, der durch ein echtes, durchgeführtes System oder ein vorgetäuschtes System gemessen ist. Der Wert ist der im Laufe einer kurzen Zeitspanne gemessene Durchfluss; mathematisch ist das die Grenze, die in Bezug auf den Durchfluss als Zeitannäherungsnull genommen ist. Dieser Begriff ist mit dem "sofortigen Durchfluss" synonymisch. Diese Zahl ist für Systeme nützlich, die sich auf die Platzen-Datenübertragung jedoch für Systeme mit einem hohen Aufgabe-Zyklus verlassen, wird das mit geringerer Wahrscheinlichkeit ein nützliches Maß der Systemleistung sein.

Maximaler anhaltender Durchfluss

Dieser Wert ist der Durchfluss, der durchschnittlich oder im Laufe einer langen Zeit (manchmal einheitlich ist, betrachtet als Unendlichkeit). Für die hohe Aufgabe vernetzt Zyklus das wird wahrscheinlich der genaueste Hinweis der Systemleistung sein. Der maximale Durchfluss wird als der asymptotische Durchfluss definiert, wenn die Last (der Betrag von eingehenden Daten) sehr groß ist. In geschalteten Systemen des Pakets, wo die Last und der Durchfluss immer gleich sind (wo Paket-Verlust nicht vorkommt) kann der maximale Durchfluss als die minimale Last in bit/s definiert werden, der die Lieferfrist (die Latenz) veranlasst, nicht stabil und Zunahme zur Unendlichkeit zu werden. Dieser Wert kann auch irreführend in Bezug auf den gemessenen Durchfluss der Spitze verwendet werden, um das Paket-Formen zu verbergen.

Kanalanwendung - Kanalleistungsfähigkeit - Normalisierter Durchfluss

Durchfluss wird manchmal normalisiert und im Prozentsatz gemessen, aber Normalisierung kann Verwirrung bezüglich verursachen, womit der Prozentsatz verbunden ist. Kanalanwendung, Kanalleistungsfähigkeit und Paket-Fall-Rate im Prozentsatz sind weniger zweideutige Begriffe.

Die Kanalleistungsfähigkeit, auch bekannt als Bandbreite-Anwendungsleistungsfähigkeit, im Prozentsatz sind der erreichte Durchfluss, der mit dem Netz bitrate in bit/s eines Digitalnachrichtenkanals verbunden ist). Zum Beispiel, wenn der Durchfluss 70 Mbit/s in einer 100 Mbit/s Ethernet Verbindung ist, ist die Kanalleistungsfähigkeit 70 %. In diesem Beispiel, wirksam 70Mbits Daten werden jede Sekunde übersandt.

Kanalanwendung ist stattdessen ein mit dem Gebrauch des Kanals verbundener Begriff, den Durchfluss ignorierend. Es zählt nicht nur mit den Datenbit sondern auch mit den Gemeinkosten, die vom Kanal Gebrauch machen. Die Übertragung oben besteht aus Einleitungsfolgen, Rahmenkopfbällen, und erkennen Sie Pakete an. Die Definitionen nehmen einen geräuschlosen Kanal an. Sonst würde der Durchfluss nur zur Natur (Leistungsfähigkeit) des Protokolls sondern auch zum Weitermeldungsendergebnis von der Qualität des Kanals nicht vereinigt. In einer vereinfachten Annäherung kann Kanalleistungsfähigkeit der Kanalanwendung gleich sein, die annimmt, die zugeben, dass Pakete Nulllänge sind, und dass der Kommunikationsversorger keine Bandbreite hinsichtlich Weitermeldungen oder Kopfbälle sehen wird. Deshalb kennzeichnen bestimmte Texte einen Unterschied zwischen Kanalanwendung und Protokoll-Leistungsfähigkeit.

In einer Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-Zu-Mehrpunkt-Nachrichtenverbindung, wo nur ein Terminal übersendet, ist der maximale Durchfluss häufig zu oder sehr in der Nähe von der physischen Datenrate (die Kanalkapazität) gleichwertig, da die Kanalanwendung fast 100 % in solch einem Netz abgesehen von einer kleinen Zwischenrahmenlücke sein kann.

Faktoren, die Durchfluss betreffen

Der Durchfluss eines Nachrichtensystems wird durch eine riesige Zahl von Faktoren beschränkt. Einige von diesen werden unten beschrieben:

Analoge Beschränkungen

Der maximale erreichbare Durchfluss (die Kanalkapazität) wird durch die Bandbreite im Hertz und Verhältnis des Signals zum Geräusch des analogen physischen Mediums betroffen.

Trotz der Begriffseinfachheit der Digitalinformation sind alle elektrischen Signale, die über Leitungen reisen, Analogon. Die analogen Beschränkungen von Leitungen oder Radiosystemen stellen unvermeidlich einen oberen zur Verfügung hat zum Betrag der Information gebunden, die gesandt werden kann. Die dominierende Gleichung hier ist der Lehrsatz von Shannon-Hartley, und analoge Beschränkungen dieses Typs können als Faktoren verstanden werden, die entweder die analoge Bandbreite eines Signals oder als Faktoren betreffen, die das Signal zum Geräuschverhältnis betreffen. Es sollte bemerkt werden, dass die Bandbreite von verdrahteten Systemen tatsächlich mit der Bandbreite der Leitung von Ethernet überraschend schmal sein kann, die auf etwa 1 GHz und durch einen ähnlichen Betrag beschränkte PCB-Spuren beschränkt ist.

Digitalsysteme verweisen auf die 'Knie-Frequenz', die Zeitdauer die Digitalstromspannung, sich von 10 % eines Nominalwertes digital '0' zu einem Nominalwert digital '1' oder Vizevers zu erheben. Die Knie-Frequenz ist mit der erforderlichen Bandbreite eines Kanals verbunden, und kann mit der 3-DB-Bandbreite eines Systems durch die Gleichung verbunden sein:

Wo Tr die Anstieg-Zeit von 10 % bis 90 % ist, und K eine Konstante der Proportionalität ist, die mit der Pulsgestalt verbunden ist, die 0.35 für den Exponentialanstieg, und 0.338 für den Anstieg von Gaussian gleich ist.

• RC-Verluste: Leitungen haben einen innewohnenden Widerstand und eine innewohnende Kapazität, wenn gemessen, in Bezug auf den Boden. Das führt zu genannter parasitischer Kapazität von Effekten, alle Leitungen und Kabel veranlassend, als FERNSTEUERUNG lowpass Filter zu handeln.
• Hautwirkung: Als Frequenz zunimmt, wandern elektrische Anklagen zu den Rändern von Leitungen oder Kabel ab. Das reduziert das wirksame böse Schnittgebiet, das verfügbar ist, um Strom zu tragen, Widerstand vergrößernd und das Signal zum Geräuschverhältnis reduzierend. Für AWG 24 Leitung (des Typs, der allgemein in Cat 5e Kabel gefunden ist), wird die Hautwirkungsfrequenz dominierend über den innewohnenden spezifischen Widerstand der Leitung an 100 Kilohertz. An 1 GHz hat der spezifische Widerstand zu 0.1 Ohm/Zoll zugenommen.
• Beendigung und das Klingeln: Für lange Leitungen (können Leitungen, die länger sind als 1/6 Wellenlängen, lang betrachtet werden), muss als Übertragungslinien modelliert werden und Beendigung in Betracht ziehen. Wenn das nicht getan wird, hat widerspiegelt, dass Signale hin und her über die Leitung, positiv oder negativ das Stören des Information tragenden Signals reisen werden.
• Radiokanaleffekten: Für Radiosysteme beschränken alle mit der Radioübertragung vereinigten Effekten den Störabstand und die Bandbreite des empfangenen Signals, und deshalb die maximale Zahl von Bit, die gesandt werden können.

IC Hardware-Rücksichten

Rechenbetonte Systeme haben begrenzte in einer Prozession gehende Macht, und können begrenzten Strom steuern. Beschränkte aktuelle Laufwerk-Fähigkeit kann das wirksame Signal zum Geräuschverhältnis für hohe Kapazitätsverbindungen beschränken.

Große Datenlasten, die Verarbeitung verlangen, erlegen Daten auf, die Voraussetzungen an die Hardware (wie Router) bearbeiten. Zum Beispiel muss ein Tor-Router, der ein bevölkertes Teilnetz der Klasse B unterstützt, 10 x 100 Mbit/s Ethernet Kanäle behandelnd, 16 Bit der Adresse untersuchen, um den Bestimmungsort-Hafen für jedes Paket zu bestimmen. Das übersetzt in 81913 Pakete pro Sekunde (das Annehmen maximaler Datennutzlast pro Paket) mit einem Tisch 2^16 richtet das verlangt, dass der Router im Stande ist, 5.368 Milliarden lookup Operationen pro Sekunde durchzuführen. In einem schlechteren Fall-Drehbuch, wo die Nutzlasten jedes Pakets von Ethernet auf 100 Bytes reduziert werden, springt diese Zahl von Operationen pro Sekunde zu 520 Milliarden. Dieser Router würde verlangen, dass ein multi-teraflop, der Kern bearbeitet, im Stande ist, solch eine Last zu behandeln.

• CSMA/CD und CSMA/CA "backoff" Wartezeit und Rahmenweitermeldungen nach entdeckten Kollisionen. Das kann in Busnetzen von Ethernet und Mittelpunkt-Netzen, sowie in Radionetzen vorkommen.
• Fluss-Kontrolle, zum Beispiel im Protokoll von Transmission Control Protocol (TCP), betrifft den Durchfluss, wenn das Produkt der Bandbreite-Verzögerung größer ist als das Fenster TCP, d. h. die Puffergröße. In diesem Fall muss der Senden-Computer auf die Anerkennung der Datenpakete warten, bevor es mehr Pakete senden kann.
• TCP Verkehrsstauungsaufhebung kontrolliert die Datenrate. So genannter "langsamer Anfang" kommt am Anfang einer Dateiübertragung, und nach Paket-Fällen vor, die durch die Router-Verkehrsstauung verursacht sind, oder beißt Fehler in zum Beispiel Radioverbindungen.

Mehrbenutzerhinweise

Das Sicherstellen, dass vielfache Benutzer eine einzelne Kommunikationsverbindung harmonisch teilen können, verlangt eine Art gerechtes Teilen der Verbindung. Wenn eine Flasche-Hals-Nachrichtenverbindung, die Datenrate R anbietet, von "N" energischen Benutzern geteilt wird (mit mindestens einem Datenpaket in der Warteschlange), erreicht jeder Benutzer normalerweise einen Durchfluss von ungefähr R/N, wenn Messe, die Kommunikation der besten Anstrengung Schlange steht, angenommen wird.

• Paket-Verlust wegen der Netzverkehrsstauung. Pakete können in Schaltern und Routern fallen gelassen sein, wenn die Paket-Warteschlangen wegen der Verkehrsstauung voll sind.
• Paket-Verlust wegen Bit-Fehler.
• Die Terminplanung von Algorithmen in Routern und Schaltern. Wenn das schöne Schlangestehen nicht zur Verfügung gestellt wird, werden Benutzer, die große Pakete senden, höhere Bandbreite bekommen. Einige Benutzer können prioritized in einem Algorithmus des belasteten schönen Schlangestehens (WFQ), wenn unterschieden oder versichert sein Qualität des Dienstes (QoS) wird zur Verfügung gestellt.
• In einigen Kommunikationssystemen, wie Satellitennetze, kann nur eine begrenzte Zahl von Kanälen für einen gegebenen Benutzer zu einem festgelegten Zeitpunkt verfügbar sein. Kanäle werden entweder durch die Voranweisung oder durch Demand Assigned Multiple Access (DAMA) zugeteilt. In diesen Fällen wird Durchfluss pro Kanal gequantelt, und die unbenutzte Kapazität auf teilweise verwerteten Kanälen wird verloren..

Goodput und oben

Der maximale Durchfluss ist häufig ein unzuverlässiges Maß der wahrgenommenen Bandbreite, zum Beispiel die Dateiübertragungsdatenrate in Bit pro Sekunden. Wie hingewiesen, oben ist der erreichte Durchfluss häufig niedriger als der maximale Durchfluss. Außerdem betrifft das Protokoll oben die wahrgenommene Bandbreite.

Der Durchfluss ist nicht ein bestimmter metrischer, wenn er dazu kommt, wie man sich mit Protokoll oben befasst. Es wird normalerweise an einem Bezugspunkt unter der Netzschicht und über der physischen Schicht gemessen.

Die einfachste Definition ist die Zahl von Bit pro Sekunde, die physisch geliefert werden. Ein typisches Beispiel, wo diese Definition geübt wird, ist ein Netz von Ethernet. In diesem Fall ist der maximale Durchfluss das Gros bitrate oder der Rohstoff bitrate.

Jedoch in Schemas, die Vorwärtsfehlerkorrektur-Codes (das Kanalcodieren) einschließen, wird der überflüssige Fehlercode normalerweise vom Durchfluss ausgeschlossen. Ein Beispiel in der Modemkommunikation, wo der Durchfluss normalerweise in der Schnittstelle zwischen Point-to-Point Protocol (PPP) und dem Stromkreis gemessen wird, hat Modemverbindung geschaltet. In diesem Fall wird der maximale Durchfluss häufig Nettobitrate oder nützlichen bitrate genannt.

Um die wirkliche Datenrate eines Netzes oder Verbindung zu bestimmen, kann die "goodput" Maß-Definition verwendet werden. Zum Beispiel in der Dateiübertragung entspricht der "goodput" der Dateigröße (in Bit) geteilt durch die Dateiübertragungszeit.

Der "goodput" ist der Betrag der nützlichen Information, die pro Sekunde an das Anwendungsschicht-Protokoll geliefert wird. Fallen gelassene Pakete oder Paket-Weitermeldungen sowie Protokoll oben werden ausgeschlossen. Deswegen ist der "goodput" niedriger als der Durchfluss. Technische Faktoren, die den Unterschied betreffen, werden im "goodput" Artikel präsentiert.

Anderer Gebrauch des Durchflusses für Daten

Einheitliche Stromkreise

Häufig hat ein Block in einem Datenflussschema einen einzelnen Eingang und eine einzelne Produktion, und funktionieren Sie auf getrennten Paketen der Information. Beispiele solcher Blöcke sind FFT Module oder binäre Vermehrer. Weil die Einheiten des Durchflusses das Gegenstück der Einheit für die Fortpflanzungsverzögerung sind, die 'Sekunden pro Nachricht' oder 'Sekunden pro Produktion ist' kann Durchfluss verwendet werden, um ein rechenbetontes Gerät zu verbinden, das eine hingebungsvolle Funktion wie ein ASIC oder eingebetteter Verarbeiter zu einem Kommunikationskanal durchführt, Systemanalyse vereinfachend.

Radio- und Zellnetze

In Radionetzen oder Zellsystemen das System ist die geisterhafte Leistungsfähigkeit in der bit/s/Hz/area Einheit, bit/s/Hz/site oder bit/s/Hz/cell, der maximale Systemdurchfluss (gesamter Durchfluss) geteilt durch die analoge Bandbreite und ein Maß des Systemeinschlusses ara.

Über analoge Kanäle

Der Durchfluss über analoge Kanäle wird völlig durch das Modulationsschema, das Signal zum Geräuschverhältnis und die verfügbare Bandbreite definiert. Da Durchfluss normalerweise in Bezug auf gemessene Digitaldaten definiert wird, wird der Begriff 'Durchfluss' nicht normalerweise gebraucht; der Begriff 'Bandbreite' wird öfter stattdessen gebraucht.

Häufige Irrtümer

Viele Menschen finden es schwierig, zwischen dem Durchfluss und Latenz zu unterscheiden, eine Erwartung habend, dass niedrige Latenz hohen Durchfluss einbeziehen muss, und hohe Latenz niedrigen Durchfluss einbeziehen muss.

Siehe auch

• Goodput
• Gierige Quelle
• Flüssige Liste
• Das Messen des Netzdurchflusses
• Netzverkehrsmaß
• Verbindung und System geisterhafte Leistungsfähigkeit
• Verkehrsgenerationsmodell
• Iperf
• Ttcp
• bwping

Kommentare

• Rappaport, Theodore S. Wireless Communications, Grundsätze und Praxis die zweite Ausgabe, Prentice Hall, 2002, internationale Standardbuchnummer 0130422320
• Blahut, Codes von Richard E. Algebraic für die Datenübertragung Universität von Cambridge Presse, 2004, internationale Standardbuchnummer 0521553741
• Li, Harnes, Holte, "Einfluss von Lossy-Verbindungen auf der Leistung von Mehrsprung-Radionetzen", IEEE, Verhandlungen der 14. Internationalen Konferenz für Computerkommunikationen und Netze, Okt 2005, 303 - 308
• Johnson, Graham, Hohe Geschwindigkeit Digitaldesign, ein Handbuch der Schwarzen Magie, Prentice Halls, 1973, internationale Standardbuchnummer 0133957241
• Roddy, Dennis, Satellitenverkehr-Drittel-Ausgabe, McGraw-Hügel, 2001, internationale Standardbuchnummer 0071371761