پهنای باند، تأخیر و ازدحام — Bandwidth, Latency, Congestion
🎯 اهداف یادگیری
در پایان این درس، دانشجو میتواند:
- پهنای باند و توان عملیاتی (Throughput) را از هم تمییز دهد
- انواع تأخیر (Latency) را نام ببرد
- ازدحام شبکه (Congestion) را توضیح دهد
- عوامل مؤثر بر کیفیت اتصال شبکه را بشناسد
پیشنیاز: درس ۰۱ — شبکه کامپیوتری چیست؟
۱. پهنای باند (Bandwidth)
پهنای باند حداکثر مقدار دادهای است که یک لینک شبکه میتواند در واحد زمان منتقل کند.
واحدها:
- bps (bit per second)
- Kbps = ۱,۰۰۰ bps
- Mbps = ۱,۰۰۰,۰۰۰ bps
- Gbps = ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ bps
مثال: اگر پهنای باند اینترنت شما ۱۰۰ Mbps است، یعنی حداکثر ۱۰۰ میلیون بیت در ثانیه میتوانید دریافت کنید.
نکته: پهنای باند مثل ظرفیت یک بزرگراه است — هرچه بزرگتر، ترافیک بیشتری عبور میکند.
۲. توان عملیاتی (Throughput)
Throughput مقدار واقعی دادهای است که در عمل منتقل میشود. معمولاً کمتر از پهنای باند است.
پهنای باند (ظرفیت نظری): 100 Mbps
Throughput (واقعی): 85 Mbps
↑
دلیل: سربار پروتکل، خطاها، ازدحام
علل کاهش Throughput:
- سربار Headerهای پروتکل (TCP/IP)
- خطاها و باز ارسال بستهها
- ازدحام شبکه
- محدودیت سرور مقصد
۳. تأخیر (Latency)
تأخیر زمانی است که طول میکشد یک بسته از مبدأ به مقصد برسد. با milisecond (ms) اندازهگیری میشود.
انواع تأخیر
| نوع | توضیح | مثال |
|---|---|---|
| Propagation Delay | زمان حرکت سیگنال روی رسانه | نور در فیبر: ~۵ μs/km |
| Transmission Delay | زمان ارسال تمام بیتهای بسته روی لینک | بسته ۱۵۰۰ بایت روی لینک ۱۰۰ Mbps |
| Processing Delay | زمان پردازش بسته توسط روتر | بررسی Header، تصمیمگیری مسیر |
| Queuing Delay | زمان انتظار بسته در صف روتر | وقتی ترافیک زیاد است |
** Latency کل = Propagation + Transmission + Processing + Queuing**
مثال واقعی
ping google.com
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0
Average RTT = 12ms
RTT (Round-Trip Time) = تأخیر رفت و برگشت
۴. ازدحام (Congestion)
وقتی ترافیک شبکه از ظرفیت آن بیشتر شود، ازدحام ایجاد میشود.
وضعیت عادی: [Router] ← ۵۰ بسته/ثانیه ← ظرفیت: ۱۰۰
وضعیت ازدحام: [Router] ← ۱۵۰ بسته/ثانیه ← ظرفیت: ۱۰۰
↓
بستهها دور ریخته میشوند!
نتایج ازدحام:
- افزایش Latency
- از دست رفتن بستهها (Packet Loss)
- کاهش Throughput
- کاهش کیفیت تماس تصویری/بازی آنلاین
مثال واقعی: وقتی همه اعضای خانواده همزمان ویدیو تماشا میکنند، سرعت اینترنت کم میشود — این ازدحام است.
۵. کیفیت سرویس (QoS)
QoS مکانیزمی برای اولویتبندی ترافیک شبکه است.
مثال: وقتی همزمان دارید فایل دانلود میکنید و تماس تصویری دارید، QoS ترافیک تماس تصویری را اولویت میدهد تا قطع نشود.
اولویتبندی معمول:
- تماس صوتی/تصویری (بالاترین اولویت)
- اپلیکیشنهای Real-time (بازی)
- ایمیل و مرور وب
- دانلود فایل (پایینترین اولویت)
۶. مقایسه پهنای باند و Latency
| ویژگی | پهنای باند | Latency |
|---|---|---|
| معنی | چقدر داده؟ | چقدر سریع؟ |
| واحد | Mbps/Gbps | ms |
| مثال | ۱۰۰ Mbps اینترنت | ۱۵ms تأخیر |
| اهمیت برای | دانلود حجیم | بازی آنلاین، VoIP |
مثال ساده: پهنای باند مثل عرض جاده و Latency مثل فاصله مبدأ تا مقصد است.
❓ سوالات مرور
- تفاوت پهنای باند و Throughput را توضیح دهید.
- چهار نوع تأخیر را نام ببرید.
- ازدحام شبکه چه اثری بر کیفیت تماس تصویری دارد؟
- QoS چیست و چه کاری انجام میدهد؟
- اگر Latency بازی آنلاین ۵۰۰ms باشد، مشکل چیست؟
📚 اصطلاحات مهم
| English | فارسی | توضیح |
|---|---|---|
| Bandwidth | پهنای باند | حداکثر ظرفیت انتقال |
| Throughput | توان عملیاتی | مقدار واقعی انتقال |
| Latency | تأخیر | زمان رسیدن بسته به مقصد |
| RTT | زمان رفت و برگشت | تأخیر کامل رفت و برگشت |
| Congestion | ازدحام | بیشتر شدن ترافیک از ظرفیت |
| Packet Loss | از دست رفتن بسته | دور ریخته شدن بسته در ازدحام |
| QoS | کیفیت سرویس | اولویتبندی ترافیک |
درس بعدی: سیستمهای عددی — دودویی و هگزادسیمال