Произведение пропускной способности на задержку

Сети с очень высокой скоростью передачи, такие как сверхскоростные локальные вычислительные сети (LAN), могут попадать в данную категорию, поскольку для достижения максимальной пропускной способности в них требуется высокоточная настройка протоколов — несмотря на то, что задержки в таких сетях малы. Если соединение имеет скорость 1 Гбит/с и время кругового обхода менее 100 мкс, оно не считается LFN, а в случае скорости 100 Гбит/с время кругового обхода должно не превышать 1 мкс, чтобы не быть отнесённым к LFN.

Важным примером системы с большим произведением пропускной способности на задержку являются соединения с использованием геостационарных спутников, где время передачи от источника к приёмнику очень велико, а пропускная способность канала также может быть высокой. Большая задержка существенно затрудняет работу протоколов типа «стоп-и-жди» и приложений, рассчитанных на быструю реакцию по всему пути передачи.

относительно произведения пропускной способности на задержку, канал загружен слабо, и эффективность протокола снижается. Протоколы, рассчитанные на работу в таких условиях, требуют сложных механизмов самонастройки и автоматического контроля. Для решения проблемы ограничения окна передачи, равного 65 535 байт без масштабирования, может использоваться опция масштабирования окна TCP. Согласно RFC 7323, максимальный размер окна с опцией масштабирования ограничен 1 Гбайт, чего недостаточно для эффективного заполнения современных каналов со скоростью 1,6 Тбит/с при задержках более 5 мс^[3].

Высокое значение произведения пропускной способности на задержку может приводить к проблеме избыточной буферизации (bufferbloat). Для её решения применяются алгоритмы активного управления очередями (AQM), такие как CoDel и FQ-CoDel, ограничивающие размер очереди^[4][5].

• Среднескоростная спутниковая сеть: 512 кбит/с, 900 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=512\times 10^{3}{\text{ бит/с}}\cdot 900\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=460\,800{\text{ бит}}=460{,}8{\text{ кбит}}=57{,}6{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Домашний DSL: 2 Мбит/с, 50 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{6}{\text{ бит/с}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=100\times 10^{3}{\text{ бит}}=100{\text{ кбит}}=12{,}5{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Мобильный широкополосный доступ (HSDPA): 6 Мбит/с, 100 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=6\times 10^{6}{\text{ бит/с}}\cdot 100\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=600\times 10^{3}{\text{ бит}}=600{\text{ кбит}}=75{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Домашний интернет ADSL2+: 20 Мбит/с (от DSLAM до домашнего модема), 50 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{7}{\text{ бит/с}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=10^{6}{\text{ бит}}=1{\text{ Мбит}}=125{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Домашний кабельный интернет (DOCSIS): 200 Мбит/с, 20 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{8}{\text{ бит/с}}\cdot 20\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=4\times 10^{6}{\text{ бит}}=4{\text{ Мбит}}=500{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Высокоскоростная наземная сеть: 1 Гбит/с, 1 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=10^{9}{\text{ бит/с}}\times 10^{-3}{\text{ с}}\\&=10^{6}{\text{ бит}}=1{\text{ Мбит}}=125{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Сверхскоростная локальная сеть (LAN): 100 Гбит/с, 30 мкс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ бит/с}}\cdot 30\times 10^{-6}{\text{ с}}\\&=3\times 10^{6}{\text{ бит}}=3{\text{ Мбит}}=375{\text{ кБ}}\end{aligned}}}$$

• Международная научно-образовательная сеть: 100 Гбит/с, 200 мс RTT

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ бит/с}}\cdot 0{,}2{\text{ с}}\\&=2\times 10^{10}{\text{ бит}}=20{\text{ Гбит}}=2{,}5{\text{ ГБ}}\end{aligned}}}$$

Существует множество алгоритмов и вариантов протоколов, специально адаптированных для сетей с большим произведением пропускной способности на задержку:

• HSTCP
• FAST TCP
• BIC TCP
• CUBIC TCP
• H-TCP
• Compound TCP
• Agile-SD
• BBRv3 (включён в ядро Linux 6.x, оптимизирован для LFN)^[6][7]
• DCTCP и архитектура L4S (используют ECN для дата-центров)^[8][9]
• Copa (алгоритм на основе задержки, применяемый в QUIC)^[6]
• XCP (Explicit Control Protocol, использующий явную обратную связь от маршрутизаторов)^[10]

В современных сетях ИИ-кластеров на скоростях 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с управление перегрузками является критической задачей из-за высокой доли всплескового трафика^[11].