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网络核心与边缘的带宽
1762017-11-30

光纤就是一根“光导管”,比人的头发稍微粗一点,专门用来从一端向另一端传送光信号。金属线则用于传送电信号,但信号损失、电磁干扰较大,同时维护成本也较高。这两种线路我们的数据分组很可能都会经过,但一般长距离的分组传输都是通过光纤完成的。通过波分复用(WDM,Wavelength-DivisionMultiplexing)技术,光纤可以同时传输很多不同波长(信道)的光,因而具有明显的带宽优势。一条光纤连接的总带宽,等于每个信道的数据传输速率乘以可复用的信道数。

到2010年初,研究人员已经可以在每个信道中耦合400多种波长的光线,最大容量可达171Gbit/s,而一条光纤的总带宽能够达到70Tbit/s!如此大的吞吐量如果换成铜线(传输电信号)可能需要几千条。自然地,像两个大陆间的海底数据传输,现在都已经使用光纤连接了。每条光缆会封装几条光纤(常见的是4条),折算出来 的带宽容量能达到每秒几百TB。

构成因特网核心数据路径的骨干或光纤连接,每秒能够移动数百太比特信息。然而,网络边缘的容量就小得多了,而且很大程度上取决于部署技术,比如拔号连接、DSL、电缆、各种无线技术、光纤到户,甚至与局域网路由器的性能也有关系。用户可用带宽取决于客户端与目标服务器间最低容量连接。

Akamai技术公司在全球部署了CDN,服务器遍及世界各地,而且每季度都会发布一份免费的带宽平均速度报告(由他们的服务器测量),地址为:http://www.akamai.io。下图展示的是2012年年中监测到的世界各地的平均带宽。

2012年年中Akamai公司服务器的平均带宽

以上数据不包括移动网络的流量,这一块我们以后有机会再详细讨论。目前,可以肯定移动网络的速度差异很大,而且一般都更慢。即便如此,2012年上半年全球宽带的带宽也只有2.6Mbit/s!韩国以15.7Mbit/s的平均带宽位居第1,美国的6.7Mbit/s位列第12名。为了更好地理解这些数字,我们举个例子:视频网站的高清视频流,根据分辨率高低以及编解码器不同,可能需要2~10Mbit/s。因此,一般用户在网络末端观看低分辨率的流视频几乎就可以消耗掉其所有带宽。对于一个可能会有多人同时上网的家庭而言,这个结果并不理想。

搞清楚每个用户的带宽瓶颈通常不是件容易的事,却又非常重要。同样,为了满足大家的好奇心,推荐一个在线服务吧:Ookla运营的http://speedtest.net,可以测试客户端到某个本地服务器的上传和下载速度。在这些服务器上运行测试可以验证你的ISP在广告中吹嘘的速度。

上传和下载速度测试(speedtest.net)

虽然与ISP的高带宽连接是必要的,但这个高带宽并能不保证端到端的传输速度。由于请求密集、硬件故障、网络攻击,以及其他很多原因,网络的某个中间节点随时都有可能发生拥塞。吞吐量和延迟波动大是因特网固有的特点。要预见、控制、适应瞬息万变的“网络天气”可不容易。

网络核心带宽,网络边缘带宽

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