Ritardo di accodamento e perdita di pacchetti
La componente più complessa e interessante del ritardo di nodo è il ritardo di accodamento.
A differenza degli altri tre tipi di ritardo (trasmissione, propagazione ed elaborazione), quello di accodamento può variare da pacchetto a pacchetto.
Per esempio se in una coda vuota entrano 10 pacchetti contemporaneamente, il primo pacchetto trasmesso non subira ritardo di accodamento, mentre l’ultimo subirà un ritardo di accodamento pari al tempo necessario per la trasmissione dei 9 pacchetti che lo precedono.
Pertanto, nel caratterizzare il ritardo di accodamento, si fa uso solitamente di misure statistiche, come il ritardo di accodamento medio, la varianza del ritardo di accodamento e la probabilità che il ritardo di accodamento superi un valore specifico.
Quando si considera rilevante e quando trascurabile il ritardo di accodamento?
La risposta dipende dalla frequenza di arrivo del traffico alla coda, dalla frequenza di trasmissione del collegamento e dalla natura del traffico entrante, ossia se il traffico arriva periodicamente o a blocchi.
In generale, il processo di arrivo nella coda è casuale.
In altre parole, i dati che arrivano nel nodo non seguono uno schema e i pacchetti sono distanziati da quantità di tempo casuali.
In questa situazione, alquanto realistica, la quantita La/R (definita come intensità di traffico con R frequenza di trasmissione, a frequenza media di arrivo dei pacchetti e L lunghezza in bit di ogni pacchetto) di solito non è sufficiente a caratterizzare in modo completo le statistiche sui ritardi.
Ciò nondimento, risulta utile per intuire l’entità del ritardo di accodamento.
In particolare, se l’intensità di traffico è vicina a 0, allora gli arrivi di pacchetti sono pochi e piuttosto distanziati, e risulta poco probabile che un pacchetto in arrivo ne trovi un altro in coda.
Di conseguenza, il ritardo di accodamento medio sarà quasi nullo.
Invece, quando l’intensità di traffico è vicina a 1, si riscontreranno intervalli di tempo in cui la frequenza di arrivo supera la capacità trasmissiva (il che è dovuto agli arrivi a blocchi), e si formerà una coda.
Quando l’intensità di traffico si avvicina a 1, la lunghezza media della coda aumenta sempre più.
Da tutto ciò deriva un’importante osservazione; quanto più l’intensità di traffico si avvicina a 1 tanto più rapidamente cresce il ritardo medio di accodamento.
Ossia, un piccolo incremento percentuale nell’intensità ha come risultato un incremento molto più accentuato nel ritardo.
Forse è una cosa che abbiamo sperimentato tutti viaggiando in autostrada; guidando regolarmente su una strada che solitamente è trafficata significa che l’intensità di traffico è vicina a 1.
Se in questa situazione un qualsiasi evento causasse un lieve aumento del traffico rispetto alla norma, il ritardo che subiremmo potrebbe diventare enorme.
Perdita di pacchetti
Abbiamo parlato dei ritardi e fino ad ora abbiamo sempre supposto che una coda sia in grado di mantenere un numero infinito di pacchetti.
In realtà, le code non hanno capacità infinita, sebbene le capacità di accodamento dipendano fortemente dallo schema di commutazione e dal costo.
Poichè la capacità delle code è finita, i ritardi di pacchetto non tendono all’infinito quando l’intensità di traffico si approssima a 1, ma un pacchetto può trovare la coda piena.
Non essendo possibile memorizzare tale pacchetto, il router lo eliminerà e il pacchetto andrà perduto provocando un traboccamento della coda.
Dal punto di vista del sistema terminale, la perdita sembrerà come se il pacchetto sia stato inviato in rete ma non sia arrivato alla destinazione.
La frazione di pacchetti perduti aumenta all’aumentare dell’intensità di traffico.
Quindi le prestazioni di un nodo sono spesso misurate non solo in termini di ritardo, ma anche sulla base della probabilità di perdita di pacchetti.
Un pacchetto perduto può essere ritrasmesso per iniziativa locale, in modo da assicurare che tutti i dati vengano alla fine trasferiti dalla sorgente alla destinazione.
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