31、ProgHW/SW架构设计空间中的带宽估计评估

ProgHW/SW架构设计空间中的带宽估计评估

1. 带宽估计架构的分类

在带宽估计（BWE）中，影响其性能的关键因素可归结为包间间隔（IPD）。不同类型的BWE架构在处理和传输IPD时，有许多共同的组件。基于此，我们根据架构对IPD的影响方式进行分类，并将这些共同组件模块化，以降低评估难度。

1.1 基于IPD的架构分类

我们识别并模块化了处理和传输IPD信息的常见BWE组件，不同的ProgHW/SW架构分类基于这些模块的不同分配。具体来说，发送端有三个模块：数据包生成器、IPD调制器和IPD收发器；接收端也有三个模块：IPD测量器、IPD收发器和IPD处理器。
- 类型1（无IPD优化） ：此类型不进行任何专门优化以提高IPD准确性，大多数BWE模块位于用户空间。以传统软件架构为例，其完整的BWE流程如下：
1. 发送端的数据包生成器生成一系列数据包。
2. 发送端的IPD调制器通过系统定时器指定数据包的IPD信息。
3. 数据包通过以TCP/IP栈为主要组件的IPD收发器，到达MAC（以太网）TX端口。
4. 数据包经网络路径传输后到达接收端。
5. 接收端的IPD收发器上传IPD信息，IPD测量器测量数据包的IPD。
6. IPD处理器利用测量的IPD推断网络带宽。

该架构难以保持IPD准确性，因为存在诸多定时噪声因素。例如，系统定时器在访问内核空间的时间戳计数器（TSC）时会产生约1 - 2μs的定时噪声；IPD收发器也可能产生几微秒的定时噪声；BWE功能或其他守护进程服务也会干扰定时准确性。随着网络速度加快和IPD缩短，传统