Producto ancho de banda-retardo

En comunicaciones de datos , el producto ancho de banda-retardo es el producto de la capacidad de un enlace de datos (en bits por segundo ) y su tiempo de retardo de ida y vuelta (en segundos). ^{[ 1 ]} El resultado, una cantidad de datos medida en bits (o bytes ), es equivalente a la cantidad máxima de datos en el circuito de red en un momento dado, es decir, datos que se han transmitido pero aún no se han confirmado. El producto ancho de banda-retardo se propuso originalmente ^{[ 2 ]} como una regla práctica para dimensionar los búferes de los enrutadores junto con el algoritmo de prevención de congestión de detección temprana aleatoria (RED).

Una red con un gran producto ancho de banda-retardo se conoce comúnmente como red larga y gorda ( LFN , por sus siglas en inglés). Según la definición de la RFC 1072 , una red se considera una LFN si su producto ancho de banda-retardo es significativamente mayor que 10⁵ ^bits (12 500 bytes). 

Las redes de área local (LAN) de ultra alta velocidad podrían entrar en esta categoría, donde la optimización del protocolo es fundamental para lograr el máximo rendimiento, debido a su ancho de banda extremadamente alto, aunque su latencia no sea elevada. Si bien una conexión de 1  Gbit/s con un tiempo de ida y vuelta inferior a 100  μs no se considera una LFN, una conexión de 100  Gbit/s debería mantener  un RTT inferior a 1 μs para no ser considerada una LFN.

Un ejemplo importante de un sistema con un producto ancho de banda-retardo elevado son las conexiones satelitales geoestacionarias , donde el tiempo de entrega de extremo a extremo es muy alto y el rendimiento del enlace también puede ser elevado. Este elevado tiempo de entrega dificulta el funcionamiento de protocolos de parada y espera y aplicaciones que requieren una respuesta rápida de extremo a extremo.

Un producto ancho de banda-retardo elevado es un problema importante en el diseño de protocolos como el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) en lo que respecta a la optimización de TCP , ya que el protocolo solo puede alcanzar un rendimiento óptimo si un emisor envía una cantidad suficientemente grande de datos antes de tener que detenerse y esperar hasta recibir un mensaje de confirmación del receptor, que acredite la recepción exitosa de esos datos. Si la cantidad de datos enviados es insuficiente en comparación con el producto ancho de banda-retardo, entonces el enlace no se mantiene ocupado y el protocolo opera por debajo de la eficiencia máxima para el enlace. Los protocolos que aspiran a tener éxito en este aspecto necesitan algoritmos de automonitoreo y autooptimización cuidadosamente diseñados. ^{[ 3 ]} La opción de escalado de ventana TCP puede utilizarse para resolver este problema causado por un tamaño de ventana insuficiente, que está limitado a 65.535 bytes sin escalado.

• Red satelital de velocidad moderada : 512  kbit/s, tiempo de ida y vuelta (RTT) de 900 ms.

$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=512\times 10^{3}{\text{ bit/s}}\cdot 900\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=460,800{\text{ bit}}=460.8{\text{ kbit}}=57.6{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$

• DSL residencial : 2 Mbit/s, 50 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=100\times 10^{3}{\text{ bit}}=100{\text{ kbit}}=12.5{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Banda ancha móvil ( HSDPA ): 6  Mbit/s, 100 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=6\times 10^{6}{\text{ bit/s}}\cdot 100\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=600\times 10^{3}{\text{ bit}}=600{\text{ kbit}}=75{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• ADSL2+ residencial : 20  Mbit/s (desde el DSLAM al módem residencial), 50 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{7}{\text{ bit/s}}\cdot 50\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Internet por cable residencial ( DOCSIS ): 200  Mbit/s, 20 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=2\times 10^{8}{\text{ bit/s}}\cdot 20\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=4\times 10^{6}{\text{ bit}}=4{\text{ Mbit}}=500{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Red terrestre de alta velocidad: 1  Gbit/s, 1 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=10^{9}{\text{ bit/s}}\times 10^{-3}{\text{ s}}\\&=10^{6}{\text{ bit}}=1{\text{ Mbit}}=125{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• LAN de ultra alta velocidad: 100  Gbit/s, 30 μs RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 30\times 10^{-6}{\text{ s}}\\&=3\times 10^{6}{\text{ bit}}=3{\text{ Mbit}}=375{\text{ kB}}\end{aligned}}}$$
• Red internacional de investigación y educación: 100  Gbit/s, 200 ms RTT$${\displaystyle {\begin{aligned}B\times D&=100\times 10^{9}{\text{ bit/s}}\cdot 0.2{\text{ s}}\\&=2\times 10^{10}{\text{ bit}}=20{\text{ Gbit}}=2.5{\text{ GB}}\end{aligned}}}$$

Se han personalizado muchas variantes de TCP para productos con gran ancho de banda y retardo:

• HSTCP
• TCP rápido
• BIC TCP
• TCP CÚBICO
• H-TCP
• TCP compuesto
• Agile-SD

• Suplantación de protocolo
• Internet vía satélite
• Internet2
• Bufferbloat
• Kibibyte , para KiB vs KB
• Ley de Little