Packet Switching Network Delay | 패킷 교환 네트워크에서의 지연

 

 

인터넷 : 종단 시스템에서 수행되는 분산 애플리케이션에게 서비스를 제공하는 인프라 스트럭처이다.

인터넷 서비스가 패킷의 손실 없이 데이터를 이동시키기 어렵기 때무넹, 컴퓨터 네트워크는 두 종단 시스템 간에 전달될 수 있는 처리율 ( 초당 데이터의 양 )을 제한한다. (bps)

이에 따라 종단 시스템 간의 "지연" (delay)가 발생하고, 패킷을 잃어버리기도 한다. 

 

Delay

• Transmission delay : Time required to push the packet onto the link 
  패킷의 첫번째 비트가 도달한 순간부터 마지막 비트가 도착할때까지의 시간 / 링크에 패킷 하나를 밀어넣는데에 걸리는 시간
  * 그림에서는 transmition delay가 보낼 때 발생하는 것으로 되어있는데, 우리는 도착할 때 첫번째 패킷이 비트에 도착하면서 부터 마지막 패킷이 도착하기까지 걸리는 시간으로 생각하겠다.
• Queuing delay : Time waiting at output link for trasmission 
  전송을 하기 위해 큐에서 기다리는 시간 / 패킷이 큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 시간
• Propagation delay : Time required for a singal to be received after it has been sent
  비트가 라우터 A의 링크에서 라우터 B의 링크까지 전파에 걸리는 시간 / 물리적인 매체를 통과하는데 걸리는 식나
• Processing delay : check bit errors and determin output link 
  패킷헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지 결정하는 시간
  
  

Total Nodal Delay

전체 노드 지연

\[ D= d_{trans} + d_{queue} + d_{prop} + d_{proc} \]

전체 지연 = Transimssiion delay + Queuing delay + Propagation delay + Processing delay 이다.

 

Propagation delay

물리적인 매체를 통과하는데 걸리는 시간

즉, 비트가 한 라우터에서 다음 라우터로 전파되는데 걸리는 시간

* 패킷 길이나 링크 전송률과는 관계가 없다.

 

\( d \) : 물리 메체의 길이

\( s \) : 매체에서의 속도

 

\[ propagation\ delay = \frac{d}{s} \]

 

Transmission delay

패킷의 첫번째 비트가 링크에 도달한 순간부터 마지막 비트가 도달할때까지의 시간 
즉, 라우터가 패킷을 내보내는데에 필요한 시간

* 두 라우터 사이의 거리와는 관계가 없다.

 

\( L \) : 패킷의 길이, 패킷의 비트 수

\(R\) : 전송률 (bps)

\[ transmission\ delay = \frac{L}{R} \]

 

 

Delay 예제

Queuing delay와 Processign delay는 고려하지 않음 

링크의 전송 속도는 R bps이고, 패킷의 크기는 L bit이다. 

\( t_{p_1} \) : propagation delay of A ~ Router

\( t_{p_2} \) : propagation delay of Router ~ B

 

지연 그래프

 

\(t_d = \frac{L}{R}\)  : transmition delay

∴ \( Delay = t_{p_1} + t_{p_2} + 2t_d \) + 그 외의 지연

 

Transmission Delay 일반화

n개의 패킷을 전송한다고 생각해보면, 

이렇게 전송된다. 즉, packet1이 전송된 후에 router에서 b로 갈 때까지 packet2가 전송된다.

따라서 처음에는 \(2t_d\)가 걸리고 그 이후에는 모두 \(1t_d\)가 걸린다.

\[Delay = 2t_d + (n-1)t_d\]